備考2024屆高考生物一輪復(fù)習(xí)講義第六章遺傳的分子基礎(chǔ)課時2DNA分子的結(jié)構(gòu)復(fù)制及基因的本質(zhì)考點2　DNA的復(fù)制和基因的本質(zhì)

考點2DNA的復(fù)制和基因的本質(zhì)1.假說—演繹法分析DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)2.DNA的復(fù)制3.圖解法分析DNA復(fù)制的相關(guān)計算（1）將一個雙鏈均被15N標(biāo)記的DNA分子放在只含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則子代DNA共2n個含脫氧核苷酸鏈共2n＋1條含（2）DNA復(fù)制中消耗的脫氧核苷酸數(shù)，若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個：①經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗游離的該種脫氧核苷酸數(shù)為[18]m·（2n－1）。②第n次復(fù)制所需游離的該種脫氧核苷酸數(shù)為[19]m·2n－1。提醒在DNA復(fù)制的相關(guān)計算中，要注意堿基的數(shù)目單位是“對”還是“個”。另外，還要看清是“DNA分子數(shù)”還是“脫氧核苷酸鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。4.染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸之間的關(guān)系提醒（1）對于RNA病毒來說，基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。（2）基因是一段DNA，但一段DNA不一定是基因。基礎(chǔ)自測1.植物細(xì)胞的線粒體和葉綠體中均可發(fā)生DNA的復(fù)制。（√）2.解旋酶破壞堿基對間的氫鍵，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵。（√）3.DNA分子復(fù)制時，解旋酶與DNA聚合酶不能同時發(fā)揮作用。（×）4.DNA中氫鍵全部斷裂后，以兩條母鏈為模板各合成一條子鏈。（×）5.單個脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下相互連接合成新的子鏈。（×）提示DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸加到已有的DNA片段的3'端。6.DNA復(fù)制時，嚴(yán)格遵循A—U、C—G的堿基互補配對原則，并且新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的。（×）7.DNA分子上有基因，基因都在染色體上。（×）8.細(xì)胞中DNA的堿基對數(shù)等于所有基因的堿基對數(shù)之和。（×）9.以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為理論基礎(chǔ)的是DNA半保留復(fù)制[2022重慶，T4改編]。（√）深度思考1.DNA能夠準(zhǔn)確復(fù)制的原因是什么？提示DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；通過堿基互補配對，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進行。2.蛙的紅細(xì)胞和哺乳動物成熟的紅細(xì)胞，是否都能進行DNA的復(fù)制過程？提示否。蛙的紅細(xì)胞進行無絲分裂，可進行DNA分子的復(fù)制；哺乳動物成熟的紅細(xì)胞已喪失細(xì)胞核，也無各種細(xì)胞器，不能進行DNA分子的復(fù)制。3.影響DNA復(fù)制的外界條件可能有哪些？提示在DNA復(fù)制過程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影響酶活性的因素、影響細(xì)胞呼吸的因素，都會影響DNA的復(fù)制。4.據(jù)圖思考：生物細(xì)胞內(nèi)所有的DNA聚合酶都只能催化DNA子鏈從5'→3'方向延伸，但是DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，那么DNA的兩條鏈?zhǔn)侨绾瓮瑫r作為模板合成其互補鏈的？DNA復(fù)制還需要什么酶？提示DNA復(fù)制過程中，當(dāng)以a鏈為模板時，DNA聚合酶可以沿5'→3'方向連續(xù)合成新的互補鏈（稱為前導(dǎo)鏈）；以b鏈為模板時，DNA聚合酶也是沿5'→3'方向合成新鏈片段，但是與前導(dǎo)鏈的合成方向相反，最終合成的互補鏈（稱為后隨鏈）實際上是由許多沿5'→3'方向合成的DNA片段連接起來的。因此，還需要DNA連接酶將相鄰岡崎片段連接起來?？梢姡珼NA復(fù)制除DNA聚合酶外，還需要解旋酶、DNA連接酶等的參與。5.DNA復(fù)制形成的兩個子代DNA上對應(yīng)片段中基因是否相同？兩個子代DNA將于何時分開？提示在不產(chǎn)生錯誤的情況下，DNA復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代DNA分子應(yīng)完全相同。兩個子代DNA分子于有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時，隨兩條姐妹染色單體的分離而分開，分別進入兩個子細(xì)胞中。研透高考明確方向命題點1DNA復(fù)制的過程分析1.[2021遼寧]下列有關(guān)細(xì)胞內(nèi)的DNA及其復(fù)制過程的敘述，正確的是（A）A.子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3'端B.子鏈的合成過程不需要引物參與C.DNA每條鏈的5'端是羥基末端D.DNA聚合酶的作用是打開DNA雙鏈解析在DNA復(fù)制過程中，DNA聚合酶從引物的3'端延伸子鏈，即子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3'端，A正確；DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3'端延伸DNA鏈，因此，子鏈的合成過程需要引物參與，B錯誤；通常將DNA的羥基末端稱為3'端，而磷酸基團末端稱為5'端，C錯誤；細(xì)胞內(nèi)的DNA進行復(fù)制時需解旋酶打開DNA雙鏈，DNA聚合酶的作用是催化合成DNA子鏈，D錯誤。2.[2023山東]將一個雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上，置于含有熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸的體系中進行復(fù)制。甲、乙和丙分別為復(fù)制過程中3個時間點的圖像，①和②表示新合成的單鏈，①的5'端指向解旋方向，丙為復(fù)制結(jié)束時的圖像。該DNA復(fù)制過程中可觀察到單鏈延伸暫停現(xiàn)象，但延伸進行時2條鏈延伸速率相等。已知復(fù)制過程中嚴(yán)格遵守堿基互補配對原則，下列說法錯誤的是（D）A.據(jù)圖分析，①和②延伸時均存在暫?，F(xiàn)象B.甲時①中A、T之和與②中A、T之和可能相等C.丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等D.②延伸方向為5'端至3'端，其模板鏈3'端指向解旋方向解析由題中信息知，①和②表示新合成的單鏈，DNA復(fù)制過程中可觀察到單鏈延伸暫停現(xiàn)象，且延伸進行時2條鏈延伸速率相等。據(jù)圖分析，甲時②鏈比①鏈長，乙時①鏈比②鏈長，丙時兩條鏈等長，說明①和②延伸時均存在暫?，F(xiàn)象，A正確。甲時②鏈比①鏈長，兩者等長的部分可發(fā)生堿基互補配對，等長的兩條鏈中A、T之和相等。②鏈比①鏈多出來的單鏈區(qū)段，可能不含有A、T堿基，也可能含有A、T堿基，因此甲時①中A、T之和與②中A、T之和可能相等也可能不相等，B正確。丙時DNA復(fù)制結(jié)束，兩條鏈等長，①鏈與②鏈可發(fā)生堿基互補配對，故丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等，C正確。DNA兩條鏈反向平行，由于①的5'端指向解旋方向，則②的3'端指向解旋方向，進而推出②的模板鏈5'端指向解旋方向，D錯誤。命題點2DNA復(fù)制的相關(guān)計算3.[2021海南]已知5－溴尿嘧啶（BU）可與堿基A或G配對。大腸桿菌DNA上某個堿基位點已由A—T轉(zhuǎn)變?yōu)锳—BU，要使該位點由A—BU轉(zhuǎn)變?yōu)镚—C，則該位點所在的DNA至少需要復(fù)制的次數(shù)是（B）A.1B.2C.3D.4解析根據(jù)題意可知，BU既可以與堿基A配對，又可以和堿基G配對，又知大腸桿菌DNA上某個堿基位點已由A—T轉(zhuǎn)變?yōu)锳—BU，則該位點所在的DNA復(fù)制一次，該位點可能會變?yōu)镚—BU，再復(fù)制一次，該位點可能會變?yōu)镚—C，即該位點所在的DNA至少需要復(fù)制2次才能使該位點由A—BU轉(zhuǎn)變?yōu)镚—C，B正確。命題變式[條件改變型]已知5－溴尿嘧啶（BU）可與堿基A或G配對，酵母菌的某DNA中堿基A占32％。第一次復(fù)制后該DNA上某個堿基位點已由A—T轉(zhuǎn)變?yōu)锳—BU。下列相關(guān)敘述正確的是（D）A.突變前酵母菌DNA的兩條鏈中，C＋G所占的比例均為68％B.BU摻入DNA復(fù)制，可能使子代DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低C.A—BU轉(zhuǎn)變?yōu)镚—C的過程中，該位點復(fù)制至少需要2個胞嘧啶D.復(fù)制n次后，DNA分子中嘌呤數(shù)與嘧啶數(shù)仍然相等解析DNA分子中，A＝T、G＝C，由題可知突變前酵母菌DNA堿基A占32％，故G＋C所占比例＝100％－32％×2＝36％，A錯誤；若BU摻入DNA復(fù)制，可能使DNA分子某位點上發(fā)生堿基對A—T到G—C的替換，G—C之間有3個氫鍵，因此DNA分子的穩(wěn)定性可能會增強，B錯誤；A—BU第一次復(fù)制可能出現(xiàn)BU—G，第二次復(fù)制可能出現(xiàn)G—C，A—BU轉(zhuǎn)變?yōu)镚—C的過程中最少需要1個胞嘧啶，C錯誤；根據(jù)堿基互補配對原則可知，復(fù)制n次后，DNA分子中嘌呤數(shù)仍等于嘧啶數(shù)，D正確。4.用15N標(biāo)記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制5次。下列有關(guān)判斷錯誤的是（C）A.含有15N的DNA分子有2個B.只含有14N的DNA分子占15/16C.復(fù)制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸1280個D.復(fù)制第四次時需胞嘧啶脫氧核苷酸480個解析DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，不管復(fù)制幾次，形成的子代DNA中都有2個DNA分子保留了親代DNA的一條母鏈，故最終有2個子代DNA含15N，A正確；一個DNA分子復(fù)制5次會產(chǎn)生25（即32）個子代DNA，由于DNA分子是半保留復(fù)制，最終只有2個子代DNA各含1條15N鏈、1條14N鏈，其余30個DNA都只含14N，故只含有14N的DNA分子占30/32＝15/16，B正確；該DNA有200個堿基，其中C＝G＝60個，則A＝T＝40個，故復(fù)制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)＝（25－1）×40＝1240（個），C錯誤；復(fù)制第四次時需胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)＝24－1×60＝480（個），D正確。命題點3DNA復(fù)制方式的實驗探究5.[2022海南]科學(xué)家曾提出DNA復(fù)制方式的三種假說：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和分散復(fù)制（圖1）。對此假說，科學(xué)家以大腸桿菌為實驗材料，進行了如下實驗（圖2）。下列有關(guān)敘述正確的是（D）A.第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說明DNA復(fù)制方式一定是半保留復(fù)制B.第二代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，說明DNA復(fù)制方式一定是全保留復(fù)制C.結(jié)合第一代和第二代細(xì)菌DNA的離心結(jié)果，說明DNA復(fù)制方式一定是分散復(fù)制D.若DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，