2018年高考生物母题题源系列专题05DNA复制方式.doc

母题05 DNA复制方式相关问题

【母题原题】1．（2018浙江卷，22）某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是（　　）

A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N–15N-DNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
【答案】B
【命题透析】本题考查“探究DNA的复制过程”，属于对理性思维和科学探究层次的考查。
【名师点睛】掌握该实验用到的基本方法、实验过程及结果即可答题。
2．（2018海南卷，15）现有DNA分子的两条单链均只含有14N（表示为14N14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（　　）
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1:3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1:1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3:1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3:1
【答案】D
【命题透析】本题考查DNA复制的特点，属于对生命观和理性思维的考查。
【解析】将含有14N14N的大肠杆菌置于含有15N的培养基中繁殖两代后，由于DNA的半保留复制，得到的子代DNA为2个14N14N－DNA和2个14N15N－DNA，再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14N－DNA和2个14N14N－DNA，比例为3：1，D正确。
【名师点睛】结合DNA复制特点，借助图形来演绎实验结果最准确和直观。

【命题意图】通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力，落实理性思维和科学探究的学科核心素养的培养。
【命题规律】主要从两个角度进行考查：①展示实验结果，联系DNA半保留复制的特点，解释实验结果产生的原因；②创设实验情景，联系DNA半保留复制的特点，预期可能产生的结果及得出的结论。
【答题模板】DNA半保留复制的实验分析
(1)实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
(2)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(4)实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(5)实验过程：

(6)过程分析：
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
(7)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。

1．【全国100所名校高考模拟金典卷（六）理综生物试题】线粒体DNA分子通常是由H链和L链构成的环状双链。该DNA复制时,OH首先被启动,以L链为模板,合成一段RNA作为引物,然后合成H链片段,新H链一边合成,一边取代原来的H链,被取代的H链以环的形式游离出来,由于其像字母D,所以被称为D环复制。当H链合成约2/3时,OL启动,以被取代的H链为模板,合成新的L链,待全部复制完成后,新的H链和老的L链、新的L链和老的H链各自组合形成两个环状双螺旋DNA分子,整个过程如下图所示。下列相关叙述错误的是

A. 动物细胞线粒体DNA分子不含游离的磷酸基
B. RNA引物的基本组成单位是核糖核苷酸
C. 若此DNA连续复制2次,共需要4个引物
D. D环复制过程中,H链和L链不同时完成复制
【答案】C
【解析】由图可知，线粒体为环状双链DNA分子，所以动物细胞线粒体DNA未复制前含0个游离的磷酸基，由于新H链和L链合成是连续的，所以催化合成DNA子链合成的酶是DNA聚合酶。RNA引物的基本组成单位是核糖核苷酸，由于DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上，所以引物的作用是作为DNA复制的起始点，在核酸合成反应时，作为每个多核苷酸链进行延伸的出发点。
详解：由图可知，线粒体DNA分子为环状双链，所以不含游离的磷酸基，A正确；RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，B正确；DNA连续复制n次，最终形成2n个环状DNA分子，共2n+1条单链，由于DNA复制是半保留复制，需新合成2n+1-2条单链，共需要2n+1-2=23-2=6个引物，C错误；当H链合成约2/3时，OL启动合成新的L链，所以D环复制过程中，当H链完成复制的时候，L链复制完成了约1/3，D正确。
2．【安徽省宣城市2018届高三第二次调研测试理科综合生物试题】1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验（如下图），证实了DNA是以半保留方式复制的。②、③、④、⑤试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是

培养条件与方法：
（1）在含15N的培养基培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)。
（2）转至14N的培养基培养，每30分钟繁殖一代。
（3）取出每代DNA样本，并离心分层。
A. 该实验运用了同位素标记法，出现④的结果至少需要90分钟
B. ③是转入14N培养基中复制一代的结果，②是复制二代的结果
C. 对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③结果
D. 给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示
【答案】C
【解析】根据题意和题图可知，将大肠杆菌在含15N的培养基培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)，由于DNA双链均被15N标记，其密度最大，所以经密度梯度离心后，在最靠近试管底部形成一条DNA带（假设称为重带）。转至14N的培养基培养，由于DNA以半保留方式复制，所以复制一代的结果是全部DNA均为一条链含有15N标记，另一条链不含15N标记而含14N，其密度居中，位置也居中，经密度梯度离心后，在试管中部形成一条DNA带（假设称为中带，如试管③）。双链均被15N标记的DNA复制两代，形成的子代DNA中有1/2是一条链含有15N标记，另一条链不含15N标记而含14N，位于试管中带；有1/2是两条链均未被15N标记而只含14N，其密度最小，经密度梯度离心后，在离试管底部最远处形成一条带（假设称为轻带，如试管④）。因此，③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制二代的结果，B项错误；出现④的结果是DNA复制两代，已知大肠杆菌每30分钟繁殖一代，即每30分钟DNA复制一代，所以出现④的结果至少需要60分钟，A项错误；要证明DNA的复制为半保留复制，需要证明后代DNA的两条链一条是原来的，另一条是新合成的。试管③的结果表明了将DNA被15N标记的大肠杆菌放在14N的培养液中培养，子一代的DNA仅有15N/14N，故C项正确；试管④内轻带（14N/14N）中的DNA数与中带（15N/14N）中的DNA数相等，给试管④中加入解旋酶一段时间后，DNA会解旋变成单链，其中含14N的链占3/4，含15N的链占1/4，经密度梯度离心后，试管中会出现1条轻带，1条重带，且轻带要比重带宽，故D项错误。
3．【浙江省稽阳联谊学校2018届高三3月联考生物试题】下图为科学家设计的DNA 合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA 的复制过程，下列说法正确的是

A. 从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次
B. 用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA 更方便
C. 试管③中含有14N 的DNA 占3/4
D. 本实验是科学家对DNA 复制方式假设的验证
【答案】D
4．【某公司大联考2017-2018学年生物试题】将含14N-DNA的酵母菌转移到15NH4C1培养液中，培养24 h后提取子代酵母菌的DNA。将DNA热变性处理（解开双螺旋，变成单链），然后进行密度梯度离心，管中出现两种条带，且分别对应两个峰，如图所示。请回答下列问题：

（1）酵母菌细胞中进行DNA复制的场所有__________，复制方式为_________________。在DNA复制过程中，___________为复制提供了精确的模板，通过___________，保证了复制能够准确地进行。
（2）根据图中信息可知酵母菌的细胞周期为___________h。根据条带的数目和位置___________（填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
【答案】（1）细胞核和线粒体 半保留复制 DNA分子独特的双螺旋结构 碱基互补配对 （2）8 不能
【解析】根据题意分析，将含14N-DNA的酵母菌转移到15NH4C1培养液中，培养n代后，含14N的DNA链占全部DNA链的比例=2/2n+1=1/2n。据图分析，14N条带的相对含量为1，15N条带的相对含量为7，说明14N条带占总数的1/8，则1/2n=1/8，计算得n=3，即DNA复制了3次，则酵母菌的细胞周期=24÷3=8h。
（1）酵母菌是真核生物，细胞中含有DNA的场所有细胞核和线粒体，因此其细胞中可以进行DNA复制的场所有细胞核和线粒体。从结果看，DNA分子的复制具有半保留复制的特点。在DNA复制过程中，DNA分子规则的双螺旋结构能够为复制提供精确的模板，它的碱基互补配对原则保证了复制能准确无误的进行。
（2）根据以上分析已知，酵母菌的细胞周期为8h；无论是全保留复制，还是半保留复制，复制相同次数以后两种条带所占的比例是相同的，因此不能根据条带的数目和位置判断DNA的复制方式。
5．（广东省广州市华南师大附中2018届高三三模理综生物试题）通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如下图所示：

放射性越高的3H-胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H-脱氧胸苷），在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性3H-脱氧胸苷和高放射性3H-脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向，简要写出：
（1）实验思路：_____________。
（2）预测实验结果和得出结论：____________。
【答案】（1）复制开始时，首先用含低放射性3H-脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H-脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况 （2）若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制
【解析】由题意和图示信息准确把握实验目的（确定大肠杆菌DNA复制的方向），从中挖掘出隐含的信息：①利用3H-脱氧胸苷使新合成的同一条DNA子链上出现低放射性区段和高放射性区段；②利用放射性自显影技术，通过观察复制起点及其两侧银颗粒密度情况来判断DNA复制的方向。在此基础上，对相关问题进行解答。
(2)依据实验思路可知：若DNA分子复制为单向复制，则复制起点处银颗粒密度低，远离复制起点的一侧银颗粒密度高。若DNA分子复制为双向复制，则复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高。
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