《2025年教材全解高中生物必修第二册人教版》

示例 科学家利用大肠杆菌探究$DNA$分子的复制方式(半保留复制或全保留复制或分散复制)的实验过程如图所示，已知该种大肠杆菌每20min分裂一次。下列给出相关的实验分析中，错误的是()


A.本实验研究采用了同位素标记技术和密度梯度离心技术
B.比较结果A、B、C，可排除$DNA$复制方式为全保留复制
C.比较结果A、B、C，可说明$DNA$复制方式为半保留复制
D.在结果C和D的$DNA$中，含$^{14}N$的$DNA$分子所占比例均为1

答案： 解析 本实验研究采用了同位素标记技术，同时采用了密度梯度离心技术分离
【注意】$^{15}N$是稳定同位素，不具有放射性
重链$DNA$、杂合链$DNA$和轻链$DNA$，A项正确；结果C中出现了杂合链，说明$DNA$复制方式不可能是全保留复制，即比较结果A、B、C，可排除$DNA$复制方式为全保留复制，B项正确；比较结果A、B、C，可说明$DNA$复制方式为半保留复制或分散复制，C项错误；比较结果A、B、C、D可知，$DNA$分子的复制方式为半保留复制，产生结果C和D
【注意】A、B、C、D对照，可排除分散复制
的大肠杆菌都放在$^{14}N$培养基中培养过，即$DNA$分子复制所需的原料含$^{14}N$，因此在结果C和D的$DNA$中，含$^{14}N$的$DNA$分子所占比例均为1，D项正确。
答案 C

1. [不定项选择] 细菌在$^{15}N$培养基中繁殖数代后，使细菌$DNA$的含氮碱基都含有$^{15}N$，然后移入$^{14}N$培养基中培养，抽取其子代的$DNA$离心，如图①～⑤为可能的结果。根据$DNA$半保留复制的特点，下列叙述正确的是(BD)


A.第二次分裂的子代$DNA$应为图②
B.$^{15}N$标记的亲代的离心结果与图⑤相同
C.第三次分裂的子代$DNA$中含$^{14}N$的$DNA$比例为$3/4$
D.本实验可作为对$DNA$复制方式假设的验证

答案： 1. BD 解析:原来细菌DNA的含氮碱基都含有$^{15}N$,放在$^{14}N$培养基中培养,复制一次形成2个DNA分子,一条单链含有$^{15}N$,另一条单链含有$^{14}N$,离心形成中带,即图中的②,复制两次后形成了4个DNA分子,2个DNA分子一条含有$^{15}N$,一条含有$^{14}N$,离心形成中带,2个DNA分子都只含有$^{14}N$,离心形成轻带,即图中①,A项错误;亲代DNA分子两条链均被$^{15}N$标记,离心后在试管中形成重带,与图⑤相同,B项正确;DNA的复制为半保留复制,新合成的DNA分子由1条母链和1条子链组成,而新合成的DNA子链都以$^{14}N$为原料,故第三次分裂的子代DNA中,所有的DNA都含$^{14}N$,C项错误;本实验依据复制后代的条带分布不同对DNA复制方式进行了验证,是科学家对DNA复制方式假设的验证,D项正确。

2. 科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图)，证实了$DNA$是以半保留方式复制的。
②③④⑤试管是模拟可能出现的结果。

培养条件与方法：
(1)在含$^{15}N$的培养基中培养若干代，使$DNA$双链均被$^{15}N$标记(试管①)。
(2)转至含$^{14}N$的培养基中培养，该种大肠杆菌每20min繁殖一代。
(3)取出每代$DNA$样本，并离心分层。
下列相关推论正确的是(C)
A. 该实验运用了同位素标记技术，出现④的结果至少需要60min
B. ③是转入$^{14}N$培养基中繁殖一代的结果，②是繁殖两代的结果
C. 对得到“$DNA$以半保留方式复制”的结论起关键作用的是试管③④的结果
D. 运用一定技术将试管④中$DNA$双链打开，离心出现的结果如试管⑤所示

答案： 2. C 解析:该实验运用了同位素标记技术,根据DNA半保留复制的特点,亲代DNA均被$^{15}N$标记,繁殖一代产生两个DNA,每个DNA都是一条链含有$^{15}N$、另一条链含有$^{14}N$,其结果是③;繁殖两代产生四个DNA,其中有两个DNA均是一条链含有$^{15}N$、另一条链含有$^{14}N$,另外两个DNA的两条链均含有$^{14}N$,其结果是④,因此出现④的结果至少需要40 min,A、B项错误。试管③中的DNA一条链含有$^{15}N$、另一条链含有$^{15}N$,试管④中有一部分DNA每条链都含有$^{14}N$,另一部分DNA均是一条链含有$^{14}N$、另一条链含有$^{15}N$,对得到“DNA以半保留方式复制”的结论起关键作用,C项正确。试管④中所有的DNA双链打开,离心后在试管中应有两条带,不会只有一条带,D项错误。