版高中生物313dna的复制学案中图版.docx

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版高中生物313dna的复制学案中图版

第三节　DNA的复制

目标导航

　1.结合探究活动，掌握DNA分子的复制过程。

2.阅读教材，简述DNA复制的生物学意义。

一、DNA复制的概念与时间

1.概念

以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。

2.时间：

细胞有丝分裂的间期和减数分裂的间期。

二、DNA复制的过程及特点

1.DNA复制的过程

2.DNA复制的特点

（1）边解旋边复制；

（2）半保留复制。

3.意义

在减数分裂和受精作用过程中，遗传信息通过亲代DNA的复制传给子代，保持了遗传信息的连续性。

判断正误：

（1）有的细胞并不进行DNA复制。

（　　）

（2）DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制。

（　　）

（3）单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子。

（　　）

（4）DNA的复制需要消耗能量。

（　　）

（5）单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链。

（　　）

（6）真核细胞核内DNA复制后位于两条姐妹染色单体上。

（　　）

（7）DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。

（　　）

（8）通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。

（　　）

（9）通过DNA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。

（　　）

（10）经过DNA复制得到的子代DNA是由亲代DNA链和复制的新链随机结合而成的。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√　（7）√　（8）√　（9）√　（10）×

一、DNA复制需要的条件、场所、特点及结果意义

1.DNA分子复制的过程归纳

2.不同生物的DNA分子复制的场所

在自然状态下，生物的DNA均在细胞中复制

3.复制后两DNA分子的位置

核DNA复制后位于两姐妹染色单体上。

4.子DNA分开时刻及去向

细胞分裂过程中，两子DNA随着丝粒分裂姐妹染色单体分开而分开，即两子DNA分开于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。

5.巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”

若图中的亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，请结合图示分析以下问题。

1.关于DNA分子数

（1）子代DNA分子总数＝2n个。

（2）含15N的DNA分子数＝2个。

（3）含14N的DNA分子数＝2n个。

（4）只含15N的DNA分子数＝0个。

（5）只含14N的DNA分子数＝（2n－2）个。

2.关于脱氧核苷酸链数

（1）子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。

（2）含15N的脱氧核苷酸链数＝2条。

（3）含14N的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。

3.关于消耗的脱氧核苷酸数

设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则

（1）经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·（2n－1）个。

（2）在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。

1.下图表示DNA复制的过程，结合图示，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双链之间的氢键，使两条链解开

B.DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反

C.从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间

D.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

问题导析

（1）DNA分子过程中的解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开。

（2）DNA分子两条链是反向平行的，两条链复制时箭头方向是相反的。

（3）图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点。

（4）DNA聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。

答案　C

一题多变

判断正误：

（1）DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为DNA复制的模板。

（　　）

（2）通过DNA复制，可以将遗传信息准确无误地从亲代传给子代。

（　　）

（3）减数分裂过程中DNA分子复制发生于减Ⅰ前的间期、两分子DNA分开发生于减Ⅰ后期。

（　　）

（4）1个DNA分子复制n次后所产生的新DNA分子中只有两个子DNA含第一代DNA的链。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√

二、研究DNA复制常用方法

1.研究DNA复制常用同位素标记法和离心法

常标记3H、15N、32P，通过离心不同质量的DNA在试管中占据不同位置确定复制方式。

2.实例

（1）方法：

同位素标记及密度梯度离心法。

（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分子密度居中。

（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―→

轻带、

中带。

（7）实验结论

DNA的复制是以半保留方式进行的。

（8）重带∶中带∶轻带比例关系为0∶2∶（2n－2）（注：

n代表DNA复制次数）。

1.DNA复制是否只在有丝分裂和减数分裂过程中进行？

是否只发生于细胞核中？

答案　不是，无丝分裂过程中也发生DNA复制；线粒体和叶绿体中也有DNA，也进行DNA复制。

2.如果将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培养基中培养，试分析子代DNA被标记的情况。

DNA复制次数

含15N的DNA

含14N的DNA

含15N的DNA链

含14N的DNA链

复制1次

①________

②________

③________

④________

复制2次

⑤________

⑥________

⑦________

⑧________

答案　①2　②2　③2　④2　⑤2　⑥4　⑦2　⑧6。

3.若用15N标记一个DNA分子的两条链，用含14N标记的脱氧核苷酸为原料复制一次。

那么，半保留复制和全保留复制两种情况下产生的子代DNA有什么不同？

答案　半保留复制：

两个子代DNA分子都为一条链含15N，一条链含14N。

全保留复制：

子代DNA分子中有一个两条链都为14N，另一个两条链都为15N。

2.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N－DNA（相对分子质量为a）和15N－DNA（相对分子质量为b）。

将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。

下列对此实验的叙述不正确的是（　　）

A.Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N

B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的

C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为

D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制

问题导析

（1）15N－DNA在14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的DNA链和一条14N的DNA链。

这样的DNA用离心法

分离后，应该全部处在试管的中部。

（2）子Ⅰ代的两个DNA分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA分别为全14N－DNA分子和14N、15N—DNA分子。

此时，将该DNA作离心处理，产生的DNA沉淀应该分别位于试管的上部和中部。

含15N的DNA分子占全部DNA分子的

。

（3）Ⅲ代细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为（7a＋b），平均相对分子质量为

。

答案　B

一题多变

判断正误：

（1）将第Ⅲ代细菌离心分离将会出现3条带。

（　　）

（2）不管复制多少代，含15N标记的DNA分子只有两个。

（　　）

（3）从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少一条链含14N。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√

1.实验室模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是（　　）

①酶　②游离的脱氧核苷酸　③ATP　④DNA分子⑤mRNA　⑥适宜的酸碱度　⑦适宜温度　⑧tRNA

A.①②③④⑤⑧B.②③④⑤⑦⑧

C.②③④⑤⑥⑦D.①②③④⑥⑦

答案　D

解析　DNA的复制过程是重要的生理过程，离不开酶和能量，还需要DNA模板、游离的脱氧核苷酸等基本条件，而酶的作用受温度、酸碱度的影响。

2.保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是（　　）

A.解旋酶促使DNA的两条互补链分离

B.游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对

C.脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链

D.模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构

答案　B

解析　抓住题中的关键词“准确无误”，那是因为游离的脱氧核苷酸与模板母链上的碱基互补配对。

3.用15N标记的DNA分子，放入14N培养基中进行复制，当测得含有15N的DNA分子数为12.5%时，该DNA分子已复制的次数是（　　）

A.1B.2C.3D.4

答案　D

解析　DNA复制为半保留复制，含15N的DNA分子在14N培养基中复制n次，则形成2n个DNA，其中含15N的DNA分子占

，已知

＝12.5%，则n＝4。

4.下列关于DNA复制过程的正确顺序是（　　）

①互补碱基对之间氢键断裂　②互补碱基对之间形成氢键　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对　⑤新链与模板链盘旋成双螺旋结构

A.③①④②⑤B.①④②⑤③

C.①③⑤④②D.①③④②⑤

答案　A

解析　DNA分子解旋→碱基互补配对合成子链→子链与模板链盘绕成双螺旋。

5.据图回答下面的问题。

（1）该图表示的生理过程是________，该过程主要发生在细胞的________部位。

（2）图中1、2、3、4、5对应碱基分别是________、________、________、________、________。

（3）假如经过科学家的测定，A链上的某片段中的A∶T∶C∶G为2∶1∶1∶3，能不能说明该科学家的测定是错误的？

________。

原因是_______________________________________。

（4）如果以A链的该片段为模板，复制出的B链碱基比例应该是________________________。

答案　

（1）DNA复制　细胞核　

（2）A　T　C　C　T　（3）不能　在单链中不一定A＝T、G＝C　（4）T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3

基础巩固

1.下列关于DNA复制的叙述中，不正确的是（　　）

A.DNA的复制过程是边解旋边复制

B.在叶肉细胞中DNA的复制发生在细胞核、叶绿体和线粒体中

C.DNA复制过程中，要消耗ATP并且需要酶的催化

D.DNA复制需要的原料是脱氧核糖核酸

答案　D

解析　DNA复制需要的原料是脱氧核苷酸，脱氧核糖核酸指的是DNA。

2.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，下图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

答案　A

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，即中DNA应如图②所示。

3.1个DNA复制成2个DNA，这两个携带完全相同遗传信息的DNA分子彼此分离发生在（　）

A.细胞分裂间期

B.减数第一次分裂后期

C.减数第一次分裂后期和有丝分裂后期

D.减数第二次分裂后期和有丝分裂后期

答案　D

解析　DNA复制以后，两条染色单体仍由一个着丝粒连接着，而着丝粒分裂的时期即是DNA分子彼此分离的时期。

4.某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（是第几代）（　　）

A.三次（第四代）B.四次（第五代）

C.五次（第六代）D.六次（第七代）

答案　B

解析　依题意，一个DNA分子中A＝200个，设复制n次，消耗A3000个，则（2n－1）×200＝3000，所以n＝4。

5.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是（　　）

A.

、

、

B.

、1、

C.

、

、

D.

、1、

答案　D

解析　15N标记的DNA分子在14N的培养基中复制3次，形成了8个DNA分子，共16条单链。

由于半保留复制，有2个DNA分子含15N，占全部DNA分子的

，只有2条链含15N，占全部单链的

。

6.如图所示为DNA分子复制过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。

下列正确的叙述是（　　）

A.体外复制需要ATP和核糖体

B.a和d的碱基序列肯定相同

C.b中

的比值与c相同

D.b中

的比值与c相同

答案　C

解析　DNA的复制不需要核糖体，A错误；DNA的两条链是互补的，所以a和d的碱基序列不相同，B错误；b与c也是互补关系，所以b、c两条链上，

的值相同，而

的值互为倒数，C正确、D错误。

巩固提升

7.在实验室里，让一个DNA分子（称为第一代）连续复制三次，那么，在第四代DNA分子中，含有第一代DNA分子链的DNA分子占（　　）

A.100%B.75%

C.50%D.25%

答案　D

解析　一个DNA分子复制三次以后，共形成8个DNA分子，含有第一代DNA分子链的只有两个，所以有第一代DNA分子链的DNA分子占

，即25%。

故选D。

8.已知某DNA分子含有1000个碱基对，其中一条链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4；该DNA分子连续复制了3次，下列说法正确的是（　　）

A.共形成了8个DNA分子，其中有7个DNA分子中的脱氧核苷酸长链完全是新合成的

B.新合成的子代DNA分子中，A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4

C.第3次复制时，需要周围环境中1600个含A的脱氧核苷酸

D.3次复制共需周围环境中4800个含G的脱氧核苷酸

答案　C

解析　每个DNA分子中含A＝1000×2×

＝400个，3次复制共产生8个DNA分子，由于是半保留复制，所以共需含A的脱氧核苷酸＝（23－1）×400＝2800个，而第3次则需2800－400×（22－1）＝1600个。

同理，每个DNA分子中含G＝600个，3次复制共需含G的脱氧核苷酸＝（23－1）×600＝4200个。

9.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。

其结果不可能是（　　）

A.含有15N的DNA分子占

B.含有14N的DNA分子占

C.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个

D.复制结果共产生16个DNA分子

答案　B

解析　DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成16个DNA分子，有两个DNA分子中一条链含有15N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N。

该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×（24－1）＝600个。

10.如图是DNA复制图解，请据图回答下面的问题。

（1）DNA复制的时期是___________________________________________________________。

（2）DNA准确复制的结构基础是____________________________________________________

和_____________________________________________________________________________。

（3）一个被15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制三次后标记的DNA分子占DNA分子总数的________，标记的链占全部DNA单链的________。

（4）一个DNA分子复制完毕后，新形成的DNA分子的子链是________。

A.是DNA母链的片段

B.和DNA母链之一完全相同

C.和DNA母链完全不同

D.和DNA母链稍有不同

（5）由（3）题可见，DNA分子复制方式为________复制。

答案　

（1）有丝分裂的间期和减数分裂的间期

（2）独特的双螺旋结构　碱基互补配对原则

（3）

（4）B　（5）半保留

11.某DNA分子有α、β两条链，将α链上某一区域放大如右图所示，结合所学知识回答下列问题：

（1）DNA分子在体内细胞中进行复制时，首先在________酶的作用下DNA双链解开。

（2）若DNA在复制过程中，α链上的一个碱基发生改变，由A→T，该DNA分子经3次复制后所产生的异常DNA分子所占的比例为________。

（3）请举一例，说明核中DNA分子在细胞分裂间期发生复制的事实：

____________________。

答案　

（1）解旋　

（2）

　（3）经细胞分裂间期后，细胞核中DNA分子的含量加倍（或经间期后，一个着丝粒上含有两条姐妹染色单体）

解析　

（1）DNA分子复制过程中，氢键的断裂需要解旋酶；

（2）当一条链上的一个碱基发生改变后，以这条链为模板复制产生的DNA分子均异常，以另一条链为模板复制成的DNA分子均正常，故后代异常DNA分子所占比例为

；（3）经细胞分裂间期后，细胞核中DNA含量加倍，或一个着丝粒上含有两条姐妹染色单体。

12.请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：

（1）DNA分子复制的时间是________________________________________________________

________________，一条脱氧核糖核苷酸链上相邻的碱基靠____________________________连接。

（2）在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细________，原因是________________________________________________________________________。

（3）DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基（P）变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是________________。

（4）7乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶（C）配对而与胸腺嘧啶（T）配对。

某DNA分子中腺嘌呤（A）占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤（G）全部被7乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶（T）占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤（G）所占比例为________。

（5）请你在下面框图中画出某亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物模式图。

答案　

（1）有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期　—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—　

（2）相同　嘌呤必定与嘧啶互补配对　（3）胞嘧啶或鸟嘌呤　（4）20%

（5）如图

解析　

（1）DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。

一条脱氧核糖核苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。

（2）A、G都为嘌呤，C、T都为嘧啶，根据碱基互补配对原则，一条链中嘌呤只能和另一条链中的嘧啶互补配对，故搭建成的DNA模型粗细相同。

（3）突变后是U，则以突变的单链为模板两次复制后形成两个DNA分子，相应位点上的碱基为U—A、A—T。

另外一条未突变单链两次复制后形成两个DNA分子相应位点上的碱基是G—C、C—G。

所以P点正常碱基可能是G或C。

（4）据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%。

当其中的G全部被7乙基化后，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍为20%。

（5）DNA复制为半保留复制，因此在第二次复制形成的4个DNA分子中，其中2个DNA分子是亲本链和第二次复制子链形成的，另2个DNA分子是第一次复制子链和第二次复制子链形成的。

走进高考

13.（2014·上海卷，4）某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是（　　）

答案　D

解析　亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链，故D正确。