高三生物一轮复习优质学案：DNA的结构、复制及基因的本质

第17讲DNA的结构、复制及基因的本质
考纲考情——知考向
核心素养——提考能
最新考纲1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)
2.DNA分子的复制(Ⅱ)
3.基因的概念(Ⅱ)
生命观
念
DNA的结构决定其功
能
近三年考
情2018·全国卷Ⅰ(2)、
2016·全国卷Ⅱ(2)
科学思
维
建立DNA分子双螺旋
结构模型
阐明DNA复制过程
科学探
究
探究DNA的半保留复
制
考点一DNA分子的结构及相关计算
1.DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。

2.DNA双螺旋结构的形成
3.DNA的双螺旋结构内容
(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这些链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。

(3)内侧：两链上碱基通过氢键连接成碱基对。

碱基互补配对遵循以下原则：
A===T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。

4.DNA分子的结构特点
教材VS
高考
1.真题重组判断正误
(1)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和(2017·海南卷，23C)()
(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014·全国卷Ⅱ，5C)()
(3)DNA有氢键，RNA没有氢键(2013·全国卷Ⅱ，1A)()
(4)大肠杆菌细胞中只有A、T、C、G四种碱基(2012·海南卷，5C)()
提示(1)×基因是DNA分子中有遗传效应的片段。

(2)×双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过磷酸二酯键连接。

(3)×tRNA中也有氢键。

(4)×还有U。

2.边角拾遗
(人教版必修2 P58“科学·技术·社会”、P60“思维拓展”)
DNA指纹图谱法的基本操作
从生物样品中提取DNA(DNA一般都有部分的降解)，可运用PCR技术扩增出DNA片段或者完整的基因组DNA，然后将扩增出的DNA用合适的限制酶切成DNA片段，利用电泳技术将这些片段按大小分开后，转移至尼龙滤膜上，然后将已标记的DNA探针与膜上具有互补碱基序列的DNA片段杂交，用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。

结合DNA分子的结构及特点，考查结构与功能观
1.(2017·海南卷，24)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。

下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是()
A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同
B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高
C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链
D.经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1
『解析』在双链DNA分子中，A、T之间形成2个氢键构成碱基对，G、C之间形成3个氢键构成碱基对，所以G、C对相对越多，DNA分子越稳定，B错误；又因A＝T、G＝C，所以只要是双链DNA分子(A＋C)/(G＋T)都恒等于1，A错误，D正确；单链DNA中，两个比值也可能相同，C错误。

『答案』 D
2.(2019·湖南雅礼中学联考)下列关于DNA分子结构的叙述正确的是()
A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构
B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
『解析』绝大多数DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对，C正确；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖相连，D错误。

『答案』 C
(1)DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。

(2)相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过“氢键”相连接。

(3)除DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接着2个磷酸。

每个
DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。

围绕DNA分子结构相关计算，考查科学思维能力
3.(2014·山东理综，5)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()
[慧眼识图获取信息]
『答案』 C
4.(2019·山东潍坊一中月考)在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。

则下列有关叙述正确的是()
①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m②碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2
③一条链中A＋T的数量为n④G的数量为m－n
A.①②③④
B.②③④
C.③④
D.①②③
『解析』每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m，①正确；因为A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键，根据碱基互补配对原则，A＝T＝n，则C＝G＝(m－2n)/2，
所以碱基之间的氢键数为2n＋3(m－2n)/2＝(3m－2n)/2，②正确；双链DNA中，A＝T＝n，则根据碱基互补配对原则，一条链中A＋T的数量为n，③正确；由②中计算可知：G的数量＝(m－2n)/2，④错误。

『答案』 D
“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。

(2)“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一
条链中A＋T
G＋C ＝m，在互补链及整个DNA分子中
A＋T
G＋C
＝m，而且由任一条链转录
来的mRNA分子中(A＋U)/(G＋C)仍为m(注：不同DNA分子中m值可不同，显示特异性)。

(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，
即若在DNA一条链中A＋G
T＋C
＝a，则在其互补链中
A＋G
T＋C
＝
1
a，而在整个DNA分子
中A＋G
T＋C
＝1。

(注：不同双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1，无特异性)考点二DNA分子的复制及基因的概念
1.DNA分子的复制(1)概念、时间、场所
(2)过程
(3)特点：边解旋边复制(过程上)、半保留复制(结果上)。

(4)准确复制的原因和意义
①DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。

②DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

■助学巧记
巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四”
2.观察下面的基因关系图，完善相关内容
围绕DNA复制过程与特点，考查演绎与推理能力
1.(2019·福建省泉州市调研)下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述不正确的是()
A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开
B.DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反
C.DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
D.DNA的两条子链都是连续合成的
『解析』由图可知，两条子链中，一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。

『答案』 D
2.(2019·湖南衡阳八中质检)科学家们揭开了关于染色质中DNA的世纪之谜，首次在人类活细胞的细胞核中实现了3 D基因组成像。

这项研究即将改写教科书上关于DNA复制的相关描述。

下列相关叙述正确的是()
A.染色质是由DNA和蛋白质构成的，是控制生物性状的基本单位
B.DNA中脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了DNA分子的多样性
C.若双链DNA分子一条链中G∶T＝1∶2，则其互补链中C∶A＝2∶1
D.沃森和克里克运用建构物理模型的方法研究DNA分子复制的方式
『解析』染色质主要是由DNA和蛋白质构成的，基因是控制生物性状的基本单位，A错误；若双链DNA分子一条链中G∶T＝1∶2，则其互补链中C∶A＝1∶2，C错误；沃森和克里克运用建构物理模型的方法研究了DNA分子的结构，D错误。

『答案』 B
DNA分子的多起点、双向复制
一个DNA分子可以由多个复制起点同时(或先后)复制。

下图中，从3个复制起点进行双向复制，明显提高了DNA分子复制的速率；图中的复制环大小不一，因此它们的复制时间有先后，右侧最早，左侧最晚。

结合DNA分子的复制的相关计算，考查科学思维能力
3.(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
『解析』大肠杆菌14N14N在含有15N的培养基中繁殖，其中子一代大肠杆菌的DNA分子共2个，均为1条链含14N、1条链含15N，子二代大肠杆菌的DNA分子共4个，其中2个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，另外2个DNA分子为2条链均含15N；再转到含有14N的培养基中繁殖一代，子三代大肠杆菌的DNA分子共8个，其中2个DNA分子为2条链均含14N，其余6个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，所以15N14N和14N14N两种分子的比例为3∶1。

『答案』 D
4.(2019·河北定州中学质检)将14N－DNA(轻)、15N－DNA(重)以及15N、14N－DNA(中)分别离心处理，其结果如图所示。

现将15N－DNA转移到只含14N的环境中，再使DNA分子连续复制两次(Ⅰ和Ⅱ)后，将所得DNA采用同样的方法进行离心处理，则结构最可能是图中的()
『解析』将15N－DNA转移到含14N的培养基上，繁殖一代(Ⅰ)所得的DNA都是一条链为14N－DNA，一条链为15N－DNA，所以离心处理后都为中；再繁殖一代，所得的DNA中有2个DNA仍是一条链为14N－DNA，一条链为15N－DNA，另外2个DNA都是14N－DNA，所以离心处理后2个DNA位于中，2个DNA 位于轻，C正确。

『答案』 C
DNA分子复制中的相关计算
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数＝2n个；
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。

(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。

(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个；
②第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1个。

澄清易错易混·强化科学思维
[易错易混]
易错点1明确DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶
点拨(1)DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接到已有的链上；
(2)DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷
酸二酯键，即连接“片段”；
(3)限制性内切酶：用于切断DNA双链中主链上的“3′，5′－磷酸二酯键”；
(4)DNA水解酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。

易错点2DNA结构与复制解题时的5个“注意”
点拨(1)注意不要将DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件混淆，氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。

(2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。

(3)注意碱基的单位是“对”还是“个”。

(4)注意在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA 分子都只有两个。

(5)注意看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。

[深度纠错]
1.(2019·江西省高三联考)如图所示为DNA复制的较为详细的图解，据图分析，下列相关叙述，错误的是()
A.仅在解旋酶和DNA聚合酶的催化下，DNA复制不能顺利进行
B.在DNA复制的过程中，可能会出现尿嘧啶与腺嘌呤互补配对现象
C.图示DNA复制的特点有边解旋边复制以及半保留复制等
D.复制完成后，前导链和随后链所在单链碱基排列顺序相同
『解析』从图示信息可知，DNA复制需要拓扑异构酶Ⅱ、解旋酶、引物合成酶、聚合酶I和Ⅲ等多种酶的催化，A正确；在DNA复制过程中，RNA引物能与模板链互补形成杂交链，该杂交链中可能含有碱基对A—U，B正确；从图中信息可知，DNA复制的特点有边解旋边复制和半保留复制等，C正确；从图中信息可知，前导链和随后链都是新合成的子链，而两条子链上碱基是互补的，D错误。

『答案』 D
2.(2018·山东泰安期末)下列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是()
A.新的子链由4种脱氧核苷酸聚合而成，脱氧核苷酸的聚合过程需要DNA连接酶
B.构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为降低反应活化能提供能量
C.DNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再进行复制
D.DNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境
『解析』脱氧核苷酸的聚合需要DNA聚合酶的催化，A错误；构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为其提供能量，降低反应活化能的为DNA聚合酶，B错误；DNA分子的复制为边解旋边复制，C错误；DNA复制过程中若出现错误，则出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境，D正确。

『答案』 D
3.(2019·广东佛山市质检)某双链DNA分子，含有M个碱基，其中胸腺嘧啶占a%，下列有关此DNA连续复制时所需的鸟嘌呤脱氧核苷酸数量的叙述，错误的是()
A.第一次复制时，需要M×(1/2－a%)
B.第二次复制时，需要2M×(1/2－a%)
C.第n次复制时，需要(2n－2n－1)×M×(1/2－a%)
D.复制n次时，需要2n×M×(1/2－a%)
『解析』A＋G占总碱基的一半，T占a%，G占1/2－a%，复制一次，产生2个DNA，复制2次，产生4个DNA，用数学归纳法不难得出：第n次复制，产生2n个DNA分子，除去原DNA链，需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目是(2n－2n－1)×M×(1/2－a%)；同理复制n次时，需要(2n－1)×M×(1/2－a%)。

『答案』 D
随堂·真题&预测
1.(2018·全国卷Ⅰ，2)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA－蛋白质复合物的形式存在。

下列相关叙述错误的是()
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA－蛋白质复合物
B.真核细胞的核中有DNA－蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
『解析』真核细胞染色体和染色质主要由DNA和蛋白质组成，因此都存在DNA －蛋白质复合物，A正确；原核细胞的拟核含一个裸露的环状DNA分子，该DNA 的复制及转录都需要酶催化，故拟核中存在由DNA和酶构成的DNA－蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶的作用，DNA聚合酶的化学本质是蛋白质，故复合物中参与DNA复制的蛋白质可能是DNA聚合酶，C正确；如果复合物中正在进行RNA的合成，则复合物中必须含有RNA聚合酶，因为RNA中核糖核苷酸之间的连接需要RNA聚合酶的催化，D正确。

『答案』 B
2.(2018·江苏卷，3)下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是()
A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物
B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成
C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质
D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
『解析』原核细胞内DNA的合成需要RNA片段作为引物，A错误；真核细胞内DNA和RNA可在细胞核、线粒体、叶绿体中合成，B错误；肺炎双球菌转化实验只能证明DNA是遗传物质，C错误；原核细胞和真核细胞中基因的表达都包括转录和翻译过程，都需要DNA和RNA参与，D正确。

『答案』 D
3.(2017·海南卷，23)下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是()
A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目
B.有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定
C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
D.生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定
『解析』真核细胞的细胞核中，染色体复制之前，染色体数等于DNA数，复制后，染色体∶DNA＝1∶2，如果再加上细胞质中的DNA，染色体始终小于DNA 数目，A错误；有丝分裂的生物学意义就是有利于保持亲、子代细胞间遗传性状的稳定，B正确；细胞中的DNA中，只有具遗传效应的片段才是基因，DNA中还有很多非基因序列，C错误；生物体中，基因与性状之间并不是单纯的一对一关系，D错误。

『答案』 B
4.(2020·高考预测)某种病理性近视(相关基因为H、h)与基因HLA有关，若HLA 基因位于常染色体且含有3 000个碱基，其中胸腺嘧啶900个，下列说法错误的是()
A.女性携带者进行正常减数分裂，H和H基因分离发生在减数第二次分裂
B.HLA基因复制两次则需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸1 200个
C.HLA基因利用标记的核苷酸复制n次，则不含放射性的DNA分子为0
D.该病在男性和女性群体中的发病率相同
『解析』女性携带者基因型为Hh，正常情况下，减数分裂过程中H和H基因位于姐妹染色单体上，其分离发生在减数第二次分裂，A正确；该基因中，A＝T、C＝G，故HLA基因含有A＝T＝900(个)，其复制两次，需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸900×(22－1)＝2 700(个)，B错误；利用标记的核苷酸复制n次，所有子代DNA均含标记的核苷酸，不含放射性的DNA分子为0，C正确；基因位于常染色体的疾病在男性和女性群体中的发病率相同，D正确。

『答案』 B
[技能必备]
高中生物涉及的同位素的应用总结如下
实验目的标记物标记物转移情况实验结论
研究光合作用过程中物质的利用H182O H182O→18O2
光合作用的反应物
H2O的O以O2的
形式放出，CO2中
的C用于合成有机
物
14CO2
14CO2→14C3→(14C
H2O)
探究生物的遗传物质亲代噬菌体中的
32P(DNA)、35S(蛋
白质)
子代噬菌体检测到
放射性32P，未检测
到35S
DNA是遗传物质
验证DNA的复制方式亲代双链用15N标
记
亲代DNA→子一
代DNA的一条链
含15N
DNA的复制方式
为半保留复制
生长素的极性运输含14C的生长素标记物在形态学上
端，在形态学下端
可检测到标记物，
反之不行
生长素只能从植物
体的形态学上端运
输到形态学下端
研究分泌蛋白的合成和分泌过程用3H标记的亮氨
酸
核糖体→内质网→
高尔基体→细胞膜
各种细胞器既有明
确的分工，相互之
间又协调配合
探究DNA复制、转录的原料3H或15N(胸腺嘧啶
脱氧核苷酸、尿嘧
啶核糖核苷酸)
标记的胸腺嘧啶脱
氧核苷酸主要集中
在细胞核，尿嘧啶
核糖核苷酸主要集
中在细胞质
标记的胸腺嘧啶脱
氧核苷酸用于合成
DNA，尿嘧啶核糖
核苷酸用于合成
RNA
[技能展示]
1.(2019·西安高新一中调研)图中a、b、c、d为细胞器，3H—亮氨酸参与图示过程合成3H—X。

据图分析，下列叙述正确的是()
A.葡萄糖在c中被彻底分解成无机物
B.a、c中均能产生水
C.c、b、d三种具膜细胞器在图中所示过程中可以通过囊泡发生联系
D.3H—X通过细胞膜需要载体和ATP
『解析』a、b、c、d分别是核糖体、内质网、线粒体和高尔基体。

葡萄糖不能直接在线粒体中分解成无机物，A错误；a中能发生氨基酸的脱水缩合，线粒体内膜上能进行有氧呼吸的第三阶段，都能产生水，B正确；在分泌蛋白的合成、加工和运输过程中，线粒体仅提供ATP，不与其他细胞器发生结构上的联系，C 错误；分泌蛋白运出细胞膜的方式是胞吐，需要ATP但不需要载体，D错误。

『答案』 B
2.(2019·河南天一大联考)下列哪项实验或研究成果没有运用同位素示踪技术()
A.光合作用过程产生的氧气中的氧来自水
B.CO2中的碳经卡尔文循环转化成有机物中的碳
C.噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质
D.生物学家研究患者遗传家系推测红绿色盲的遗传方式
『解析』1941年鲁宾和卡门用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，证明光合作用释放的氧气来自水；20世40年代，美国科学家卡尔文利用14C标记CO2，探明了CO2转化成有机物的途径，这一途径就是卡尔文循环；噬菌体侵染细菌的实验中，分别用32P和35S标记噬菌体，跟踪进入细菌内的化学物质是蛋白质还是DNA，从而证明DNA是遗传物质；生物学家研究患者遗传家系推测红绿色盲的遗传方式，没有使用同位素示踪技术。

『答案』 D
3.(2019·福建厦门联考)细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()
A.第一次分裂的子代DNA应为⑤
B.第二次分裂的子代DNA应为①
C.第三次分裂的子代DNA应为③
D.亲代的DNA应为⑤
『解析』亲代DNA为15N—15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N—14N，应如图②所示。

『答案』 A
4.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15N—14N—DNA
D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
『解析』本题考查的是“探究DNA的复制过程”。

本活动中有使用到14N和15N即采用了同位素示踪，3个离心管中的条带需经密度梯度离心，A正确；a管中只有重带，即15N－15N－DNA，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中只有中带，即DNA都是15N－14N－DNA，C正确；c管中具有1/2中带为15N－14N－DNA，1/2轻带为14N－14N－DNA，综合a、b、c三只管可推测，a管中为亲代DNA：15N－15N－DNA，b管中为复制一代后的子代DNA：15N－14N－DNA，c管中为复制两代后的子代DNA：1/215N－14N－DNA、1/2 14N－14N－DNA，说明DNA分子的复制是半保留复制，D正确。

『答案』 B
5.(2019·河南十所名校联考)进行光合作用的植物细胞在光照和高O2与低CO2情况下进行的生化过程如图所示，科学家将这一过程称为光呼吸，以区别于黑暗环境中的细胞呼吸。

现以小麦细胞为研究材料，请结合所学知识，回答下列相关问题：
(1)小麦在黑暗环境中进行细胞呼吸的场所是________________。

如果将空气中的氧标记成18O2，18O首先出现在____________(填物质名称)中。

(2)光呼吸与光合作用暗反应相比，两者均利用了________作为原料；除图中所示物质及酶外，后者生成最终产物还需要____________(填物质名称)的参与。

(3)为探究光呼吸的产物与场所，请利用同位素标记法设计实验，简要写出实验思路和预期实验结果。

(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
『解析』(1)细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。

O2在线粒体中与[H]结合生成水。

(2)根据图示可知，光呼吸与光合作用暗反应都利用C5作为原料，暗反应过程中生成最终产物的过程还需要光反应提供的[H]和ATP的参与。

(3)图中显示在高浓度的O2环境中进行光呼吸，场所主要有线粒体和叶绿体，因此根据O2中O的去向可探究光呼吸的场所和产物，以区别光合作用过程的暗反应。

『答案』(1)细胞质基质和线粒体水
(2)C5[H]和ATP
(3)实验思路：
甲组：将小麦细胞置于光照较强和C18O2浓度较高的环境中培养一段时间后检测18O出现的场所及物质。

乙组：将小麦细胞置于光照较强和18O2浓度较高的环境中培养一段时间后检测18O 出现的场所及物质。

预期实验结果：甲组中的18O出现在叶绿体基质中，在糖类可检测到18O。

乙组中的18O出现在线粒体和叶绿体基质中，在CO2和糖类中均可检测到18O。

(『答案』合理即可)。