高中生物第4章DNA分子的结构和复制第2课时DNA分子的复制学案苏教版.docx

1、高中生物第4章DNA分子的结构和复制第2课时DNA分子的复制学案苏教版第2课时DNA分子的复制1阐明DNA分子的复制过程、特点。(重点)2通过探究DNA复制活动，培养抽象思维能力。(难点)3探讨DNA复制的生物学意义。DNA 分 子 复 制 的 过 程 及 特 点1DNA分子复制的含义及复制方式的证明(1)含义以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。(2)DNA复制方式的证明方法同位素示踪法。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。过程a用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。b将被标记的大肠杆菌转入以含14

2、N物质为唯一氮源的培养液中培养。c分别取完成一次细胞分裂和二次细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来，进行密度梯度超速离心和分析。结果结论DNA的复制方式为半保留复制。2DNA分子复制的过程(1)时期：细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。(2)场所：主要是细胞核。(3)条件：模板：DNA分子的两条链。原料：游离的4种脱氧核苷酸。能量：ATP。酶：解旋酶、DNA聚合酶等。(4)过程(5)特点边解旋边复制；半保留复制。(6)准确复制的原因和意义原因aDNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；b通过碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。意义：使遗传信息从亲代传给子代，从而确保

3、了遗传信息的连续性。探讨：图中A、B、C分别表示什么过程？【提示】A：解旋；B：合成子链；C：形成子代DNA。探讨：碱基互补配对原则是怎样的？【提示】A与T、T与A、C与G、G与C配对。探讨：子代DNA分子中是否含有亲代DNA?【提示】子代DNA分子是由亲代DNA的一条单链和新合成的子代DNA单链共同组成的。探讨：图中过程是否一定准确无误？【提示】不一定，可能出现差异。1不同生物的DNA分子复制的场所病毒：在活的宿主细胞内2DNA复制所需的酶：是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。(1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。(2) DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核

4、苷酸。(3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。3DNA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分开的时间及去向细胞分裂过程中，细胞核中两个子DNA随着丝点分裂姐妹染色单体分开而分开，即两个子DNA分开于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。5DNA分子复制对DNA作为遗传物质的意义(1)边解旋、边复制，多个起点同时进行，节省时间、效率高。(2)新DNA分子双链为“一母一子”，因此复制更为精确，使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”1(2016无锡高一检测)下列关于DNA复制的叙

5、述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期，发生DNA复制BDNA通过一次复制后产生4个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解旋后，才开始复制D单个脱氧核苷酸在DNA解旋酶的作用下连接合成新的子链【解析】DNA通过一次复制后产生2个DNA分子；DNA分子复制时，边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。【答案】A2如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是 ()A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率【解析】图中DNA

6、分子的复制是从多个起点开始的，但并不是同时开始的。图中DNA分子的复制是边解旋(需解旋酶)边双向复制的。【答案】ADNA半保留复制的实验分析及相关计算下图表示一个被15N标记的DNA分子在14N的环境中，经过两次有丝分裂时，细胞中染色体和DNA的变化情况。探讨：经过两次有丝分裂，该DNA分子共复制出几条DNA分子？分别是哪一种？【提示】4条，分别是：15N14N、14N14N、15N14N、14N14N。探讨：第二次分裂后子细胞中有无含15N的DNA?【提示】有一半细胞含有15N的DNA。探讨：第二次有丝分裂中期染色体是否被15N标记？【提示】由图可知，第二次有丝分裂中期细胞中染色体已经复制(

7、如图e)，两条染色单体中有一条含有15N。1DNA半保留复制的实验分析(1)实验预期：离心后出现3条DNA带。重链带(密度最大，最靠近试管底部)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。杂合链带(密度居中，位置也居中，也称中带)：一条链为15N标记、另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。轻链带(密度最小，离试管底部最远)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。(2)实验结果分析亲代的结果说明DNA分子还没有复制；子一代试管中为杂合链带说明DNA复制了一次。子二代试管中既有杂合链带又有轻链带，说明这时DNA分子复制了两次。(3)结论：DNA复制时总是保留

8、一条母链，新合成一条子链，这样的复制方式叫做半保留复制。2一个DNA分子无论复制多少代，DNA原有的两条链不变，一直作为模板，分别进入两个子代DNA分子中。已知某全部N原子被15N标记的DNA分子作为亲代，转移到含14N的培养基中培养复制若干代，其结果分析如表：世代DNA分子结构特点DNA中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中的DNA分子在离心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比链的总数含14N、15N链占全部链数之比仅含15N含14N、15N仅含14N含15N含14N亲代1全部在下部10021012全部在中部01041/21/2241/2中部，1/2上部01/21/281/43/4381

9、/4中部，3/4上部01/43/4161/87/8n2n中部，1上部012n113.DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：(1)DNA分子数子代DNA分子数2n个。含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个。不含亲代链的子代DNA分子数(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条。亲代脱氧核苷酸链数2条。新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。4与染色体、细胞数目相关的计算研究DN

10、A分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：(1)一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记该DNA分子便带标记。(2)每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记，该染色体便带标记。(3)每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。1已知一条完全标记上15N的DNA分子在含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7l，则n是 ()A2 B3C4 D5【解析】DNA分子复制是半保留复制，所以无论这个DNA

11、分子复制多少次，总有两个DNA分子各有一条链带有15N标记，因此仅含14N的DNA分子总数应为14个，复制n次后，共得到16个DNA分子；由公式2n16可知DNA分子复制了4次。【答案】C2若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是() 【导学号：21920042】A中期是46和46、后期是92和46B中期是46和46、后期是92和92C中期是46和23、后期是92和23D中期是46和23、后期是46和23【解析】“类胚胎干细胞”进行有丝分裂，根据题意可知，第一

12、次有丝分裂的结果为每个DNA分子一条链含有32P，另一条链含有31P，所以第二次有丝分裂中期染色体总数为46条，每条染色体都有32P标记，其中每条染色体含有两条姐妹染色单体，一条染色单体DNA两条链含有31P，另一条染色单体DNA一条链含有32P，另一条链含有31P；第二次有丝分裂后期，着丝点分裂，染色单体分开，染色体总数为92，其中46条含有32P标记。【答案】A3含有32P和含31P的磷酸，两者化学性质相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。将某哺乳动物的细胞放在含有31P的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞，然后将G0代细胞移到含有32P的培养基中培养，经过第一、二次

13、细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到的结果如下图所示。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若分别表示轻、中、重3种DNA分子的位置，请回答下列问题：(1)G0、G1、G2三代DNA分子离心后的试管分别是图中的：G0_；G1_；G2_。(2)图中两条带中DNA分子所含的同位素P分别是：条带_，条带_。(3)上述实验结果证明DNA的复制方式是_。DNA的自我复制能使生物的_保持相对稳定。【解析】32P是31P的同位素，分子量要比31P大，32PDNA分子最重，在试管的最下部；31PDNA分子最轻，在试管的最上部；一条链含

14、32P，另一条链含31P的DNA分子质量居中，位于试管的中间。分析过程可参考下图(以1个DNA分子为例)。【答案】(1)ABD(2)31P31P和32P(3)半保留复制遗传特性1(2016徐州高一检测)有关DNA复制的叙述，正确的是()A有丝分裂分裂期和减数分裂过程中进行复制B全部解旋之后才开始碱基配对C复制后每个新DNA分子含一条母链和一条子链D复制的场所是细胞核和核糖体【解析】DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期；DNA复制的特点之一是边解旋边复制；DNA复制方式是半保留复制，即复制后每个新DNA分子含一条母链和一条子链；复制的场所主要是细胞核，此外在线粒体和叶绿体中也能进

15、行DNA的复制。【答案】C2(2016深圳高一检测)DNA分子的半保留复制方式使DNA()A分子结构具有相对稳定性B能精确地进行自我复制，保证代与代之间的连续性C能够精确地指导蛋白质合成D产生可遗传变异的机会【解析】DNA分子的半保留复制方式使DNA能精确地进行自我复制，保证代与代之间的连续性。【答案】B3在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是() 【导学号：21920043】A解旋酶破坏氢键并使DNA双链分开B游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对C与模板链配对的游离脱氧核苷酸连接成子链D子链与模板链盘绕成双螺旋结构【解析】DNA精确复制的原因一方面是DNA分子独特的双螺旋结构为复

16、制提供了精确的模板，二是通过碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。【答案】B4若有一个控制有利性状的DNA分子片段为，要使其数量增多，可进行人工复制，复制时应给予的条件错误的是()AATGTG或TACAC单链B4种脱氧核苷酸(A、U、G、C)C解旋酶和DNA聚合酶等D能量【解析】模板来自已知DNA分子片段的单链ATGTG或TACAC；原料为组成DNA分子的基本单位含A、T、G、C的4种脱氧核苷酸；酶包括解旋酶和DNA聚合酶等。【答案】B5(2016无锡高一检测)某DNA分子共有a个碱基对，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为()A7(2am) B8(am

17、)C7(am) D8(2am)【解析】在DNA分子中，遵循碱基互补配对原则，其中AT，GC，题中所给Cm(个)，则T(2a2m)/2am(个)。该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数23(am)(am)7(am)。【答案】C课堂小结：网络构建核心回扣1.DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂间期。2新合成的每一个DNA分子都保留了亲代DNA分子的一条链。3DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对保证了复制能够精确地进行。4DNA分子复制时是边解旋边复制。5DNA分子通过复制，将遗传信息传递给子代。学业分层测评 (建议用时：45分钟) 学业达标1沃森和克

18、里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。下列有关假说内容的叙述不正确的是 ()ADNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂B以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上C形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链D形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成【解析】沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括一条母链和一条子链。【答案】D2(2016嘉兴高一检测)如果把某细胞中的一个DNA分子用重氢标记，这个细胞连续进行3次有丝分裂，则含有标记链的DNA分

19、子数和细胞总数分别是()A2,2 B4,2C2,8 D4,8【解析】有丝分裂中，一个细胞分裂形成两个细胞，因此1个细胞连续进行3次有丝分裂，结果形成8个细胞。由于DNA分子是半保留复制，用重氢标记某细胞中的一个DNA分子，该DNA分子的两条标记链始终存在于2个子代DNA分子中。故本题选C。【答案】C3(2016深圳高一检测)研究人员利用一种量化单分子测序技术，探测到人类细胞中一类新型小分子RNA，在基因转录方面代表着一个全新的种类，并证实了哺乳动物细胞能通过直接复制RNA分子来合成RNA。下列关于RNA复制的说法中，正确的是() 【导学号：21920044】A需要4种游离的脱氧核苷酸为原料B所

20、需能量主要通过有氧呼吸产生C需要DNA聚合酶催化D具有半保留复制的特点【解析】RNA复制需要以核糖核苷酸为原料；催化DNA复制的酶为DNA聚合酶，RNA复制不需要DNA聚合酶催化；RNA一般为单链，不具有半保留复制特点。【答案】B4如图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是()Aa和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同Ba链中的比值与d链中同项比值相同Ca链中的比值与b链中同项比值相同Da链中的比值与c链中同项比值不同【解析】DNA复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子，a链中的值等于b链中的

21、值。【答案】C5如图所示为DNA分子复制的片段，一般地说，下列叙述正确的是()A复制出四个DNA分子Ba和c的碱基序列互补Cb和c的碱基序列相同Db和d的碱基序列相同【解析】由图示可知，DNA复制了一次，形成两个DNA分子，以a链为模板合成由a链、b链构成的子代DNA，以d链为模板合成由c链、d链构成的子代DNA，两个子代DNA分子中，a链和c链碱基序列相同，b链和d链碱基序列相同。【答案】D6把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌转移到含重氮(15N)的环境中培养相当于繁殖一代的时间，然后放回原来的环境中培养相当于连续繁殖两代的时间后，分析细菌DNA分子组成，则正确答案应为 ()选项DNA分子

22、轻氮型中间型重氮型ABCD【解析】细菌繁殖一代后，DNA分子为中间型，连续繁殖两代后，形成的8个DNA分子中，中间型有2个，占；轻氮型有6个，占。【答案】A7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5次。下列有关判断错误的是()A含有15N的DNA分子有两个B只含有14N的DNA分子占15/16C复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸1 280个D复制结果共产生32个DNA分子【解析】该DNA分子共复制5次，DNA的总数应为2532个。因为亲代DNA分子中两条脱氧核苷酸链都含有15N，复制后两条含有15N的脱氧核苷酸链不会消失，所以仍有2个

23、DNA分子有15N，所占比率是2/32，其余都不含有15N，即只含有14N的DNA分子占(322)/3215/16。因为C60，所以G60，那么AT100260280，则A80/240。复制5次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40(251)1 240个。【答案】C8某DNA分子中含有1 000个碱基对(P元素只是32P)。若将该DNA分子放在只含31P的脱氧核糖核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代DNA分子的相对分子质量平均比原来 ()A减少1 500 B增加1 500C增加1 000 D减少1 000【解析】复制两次后形成4个DNA分子，8条单链中有6条含31P,2条含32P，相对分子质量平均减

24、少1 500。【答案】A9(2016盐城高一检测)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DNA经高速离心分离，下图为可能的结果，黑色带的宽窄代表DNA量的多少，下列叙述不正确的是()A第一次分裂的子代DNA应为B第二次分裂的子代DNA应为C第三次分裂的子代DNA应为D亲代的DNA应为【解析】按一个细菌中含有1个DNA分子计，第一次分裂后的两个DNA分子均为15N/14N DNA，在试管中的位置是，故A项错；第二次分裂后4个DNA中两个为15N/14N DNA，两个为14N/14N DNA，在试管中的位置是，B项正确；第三次分

25、裂后形成8个DNA分子，两个为15N/14N DNA,6个为14N/14N DNA，应该是图示的，C项正确；亲代的DNA均为15N/15N DNA，是图所示，D项正确。【答案】A10如图是DNA分子复制的图解，请据图回答：(1)图中的1表示_过程，需要_酶的作用。(2)图中的2过程表示以母链为模板进行的碱基的互补配对，参与配对的物质是游离在周围的_。(3)图中的3过程表示形成两个新的_分子，参与此过程的酶有_等。(4)DNA复制一般是严格的_复制，DNA复制的遗传学意义是为_在亲子代之间的_准备了物质基础。【解析】本题考查DNA分子复制的条件、过程及意义。(1) DNA分子的复制是一个边解旋边

26、复制的过程，复制时首先在解旋酶的作用下，双链解开。(2) DNA复制的模板是原DNA分子的两条链，原料是4种脱氧核苷酸。(3)新链合成时需要DNA聚合酶等的催化，并且消耗能量。(4)DNA复制产生的子代DNA与亲代DNA完全相同，保证了遗传信息准确地传给后代，保持了亲子代间遗传信息的连续性。【答案】(1)解旋解旋(2)脱氧核苷酸(3)DNADNA聚合酶(4)半保留遗传信息传递能力提升11如图为真核细胞DNA复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述中错误的是()A由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B从图中可以看出合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的C子链合成的方向是一定的D解旋

27、需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP【解析】由图示可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此复制的方式是半保留复制；由图中的箭头可知，DNA聚合酶移动的方向是相反的；子链合成的方向是一定的，即只能从5端到3端；解旋不需要DNA聚合酶的催化。【答案】D12(2016湖北孝感二模)某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图。则下列有关分析正确的是()AX层中的基因只用14N标记，Y层中的基因只

28、用15N标记BW层中含15N标记的胞嘧啶3 150个CW层与Z层的核苷酸数之比为14DX层中含有的氢键数是Y层的3倍【解析】DNA分子的复制是半保留复制，复制3次后，共有8个DNA分子，其中有2个DNA分子的一条链含有14N，另一条链含15N，另外6个DNA分子只含有15N，离心后，含14N的位于X层(也含有15N)，只含15N的位于Y层，A错误；一个DNA分子中含有A(腺嘌呤)T3 00035%1 050个，GC(3 0001 0502)/2450，解旋酶解旋离心后，含14N的2条链位于Z层，其他14条链含15N位于W层，相当于7个完整DNA分子量，W层中含15N标记的胞嘧啶是45073 150个，B正确；W层与Z层的核苷酸数之比为71，C错误；X层中含有的氢键数与Y层的氢键数比为26，Y层中含有的氢键数是X层的3倍，D错误。【答案】B13如图是大肠杆菌的DNA复制示意图。如果是单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。据图分析，下列说法不正确的是()A“甲乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同B实际复制的时间之所以减半，是因为该DNA分子是从一个起点开始向两个方向复制的C把甲放在含15N的培养液中复制三代，子