生物·必修2(人教版)·課件 第3章　3 DNA的復(fù)制

第3章基因的本質(zhì)3

DNA的復(fù)制課標(biāo)要點(diǎn)學(xué)法指導(dǎo)概述DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制1．科學(xué)探究、科學(xué)思維：概述DNA復(fù)制方式的假說及實(shí)驗(yàn)證據(jù)2．科學(xué)思維：掌握DNA的復(fù)制過程及特點(diǎn)知識導(dǎo)圖

課前·新知導(dǎo)學(xué)對DNA復(fù)制的推測1．提出者：_________________。2．假說內(nèi)容(1)解旋：DNA復(fù)制時，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的_____斷裂。沃森和克里克氫鍵(3)特點(diǎn)：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，這種復(fù)制方式稱作_______________。兩條單鏈脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對半保留復(fù)制DNA分子復(fù)制過程中會發(fā)生怎樣的堿基互補(bǔ)配對？提示：A－T、T－A、G－C、C－G。微思考下列敘述不屬于沃森和克里克提出的DNA分子復(fù)制假說內(nèi)容的是

(

)A．DNA分子復(fù)制時，DNA分子解開兩條單鏈作模板B．DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制方式C．DNA分子復(fù)制時邊解旋邊復(fù)制D．DNA分子復(fù)制時遵循堿基互補(bǔ)配對原則【答案】C【解析】DNA分子復(fù)制時邊解旋邊復(fù)制不是假說內(nèi)容。

DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1．實(shí)驗(yàn)技術(shù)：______________技術(shù)和離心技術(shù)。2．實(shí)驗(yàn)原理同位素標(biāo)記兩條鏈被標(biāo)記情況密度大小離心位置都是15N最大靠近試管的______部一條15N，一條14N居中位置_________都是14N最小靠近試管的______部底居中上3．實(shí)驗(yàn)過程【答案】15NH4Cl

14NH4Cl

DNA4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果a瓶提取親代DNA→離心→位置靠近試管________。b瓶繁殖一代后，提取DNA→離心→位置________。c瓶繁殖兩代后，提取DNA→離心→1/2位置_________，1/2位置________。5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以__________的方式進(jìn)行的。底部居中居中更靠上半保留一個DNA分子雙鏈均被15N標(biāo)記的大腸桿菌在含有14N標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，含15N的子代DNA分子以及含14N的子代DNA分子所占的比例有怎樣的變化趨勢？提示：含15N的子代DNA分子的比例逐漸降低，含14N的子代DNA分子的比例逐漸提高。微思考細(xì)菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取其子代的DNA經(jīng)密度梯度離心分離，下圖①～⑤為可能的結(jié)果。下列敘述錯誤的是 (

)A．第一次分裂的子代DNA應(yīng)為⑤B．第二次分裂的子代DNA應(yīng)為①C．第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③D．親代的DNA應(yīng)為⑤【答案】A【解析】DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，根據(jù)題干信息可知，親代DNA的兩條鏈都含15N，應(yīng)為圖⑤；一個親代DNA分子第一次復(fù)制后產(chǎn)生的兩個子代DNA分子，均是一條鏈含15N、另一條鏈含14N，即全為15N/14N－DNA分子，經(jīng)離心后，應(yīng)為圖②；經(jīng)過第二次復(fù)制后，共得到4個DNA分子，其中2個DNA分子為15N/14N－DNA分子，另外2個DNA分子兩條鏈均為14N，離心后應(yīng)為圖①；經(jīng)過第三次復(fù)制后，共得到8個DNA分子，15N/14N－DNA分子有2個，兩條鏈均為14N的DNA分子有6個，離心后應(yīng)為圖③。

DNA復(fù)制的過程1．概念以____________為模板合成____________的過程。2．時間：__________________。親代DNA子代DNA細(xì)胞分裂前的間期3．過程【答案】①能量②解旋酶③解開④母鏈⑤脫氧核苷酸⑥D(zhuǎn)NA聚合酶⑦堿基互補(bǔ)配對雙螺旋結(jié)構(gòu)4．特點(diǎn)：________________。5．方式：______________。6．意義將____________從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了____________的連續(xù)性。邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制遺傳信息遺傳信息真核細(xì)胞中DNA復(fù)制的主要場所在哪里？提示：細(xì)胞核。微思考判斷下列敘述的正誤。(1)沃森和克里克證明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。 (

)(2)證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。

(

)(3)證明DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)中用14N標(biāo)記NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，是通過產(chǎn)物的質(zhì)量不同來進(jìn)行區(qū)分的。 (

)(4)DNA半保留復(fù)制的證明過程使用了假說—演繹法。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)√課堂·重難探究[知識歸納]1．復(fù)制的場所DNA復(fù)制的過程分析2．復(fù)制的結(jié)果DNA分子復(fù)制一次形成兩個完全相同的DNA分子，且與親代DNA分子相同，每個子代DNA分子中一條為母鏈，另一條為新合成的子鏈。3．子代DNA分子的組成子代DNA分子由新合成的鏈與對應(yīng)的模板鏈構(gòu)成。根據(jù)圖1、圖2回答下列問題。(1)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？(2)圖1中的a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中，哪些鏈的堿基排列順序是相同的？(3)從圖1結(jié)構(gòu)中是否可以看出DNA復(fù)制是半保留復(fù)制？為什么？圖1所示的結(jié)構(gòu)還有什么特點(diǎn)？(4)DNA復(fù)制過程中，解旋酶和DNA聚合酶分別作用于圖2中的哪個部位？(用字母表示)提示：(1)酶1是解旋酶，酶2是DNA聚合酶。(2)a和c的堿基排列順序相同，b和d的堿基排列順序相同。(3)可以，因?yàn)閮蓷l母鏈進(jìn)入到兩個子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一條鏈?zhǔn)怯H代的母鏈。從圖中還能看出DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的。(4)解旋酶作用于f，DNA聚合酶作用于e。[對點(diǎn)精練]1．(2024·浙江嘉興高一階段練習(xí))在1958年，科學(xué)家設(shè)計了DNA合成的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)證實(shí)了DNA復(fù)制的方式，下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述中，正確的是

(

)A．需要解開DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)B．以DNA分子的一條鏈作為模板C．4種游離的核糖核苷酸作為原料D．A與U互相配對、G與C互相配對【答案】A【解析】復(fù)制時DNA需要解開雙螺旋結(jié)構(gòu)，解旋后分別以兩條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則合成子鏈，A正確，B錯誤；DNA復(fù)制以4種游離的脫氧核苷酸為原料，C錯誤；DNA復(fù)制是A與T互相配對、G與C互相配對，D錯誤。2．如圖表示洋蔥根尖分生區(qū)某細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生的某種生理過程，圖中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA鏈，A、B表示相關(guān)酶。下列相關(guān)敘述正確的是 (

)A．圖中酶A能使甲解旋，酶B在c鏈的形成過程中發(fā)揮作用B．最終形成的c鏈中堿基T的比例和b鏈相同C．運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)無法研究圖示過程中的半保留復(fù)制D．圖示過程發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，乙、丙分開的時期為減數(shù)分裂Ⅱ后期【答案】A【解析】圖中酶A為解旋酶，能使DNA分子解開雙螺旋，酶B為DNA聚合酶，在合成c鏈的過程中發(fā)揮作用，A正確；c與d堿基互補(bǔ)配對，a與b堿基互補(bǔ)配對，而a與d又是互補(bǔ)，所以b與c是互補(bǔ)的，故b與c的堿基T的比例一般不同，B錯誤；運(yùn)用放射性同位素示蹤技術(shù)如15N標(biāo)記，可研究圖示過程中的半保留復(fù)制，C錯誤；圖示DNA復(fù)制過程發(fā)生在洋蔥根尖細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)，洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞只進(jìn)行有絲分裂，乙、丙分開的時期為有絲分裂后期，D錯誤。【歸納總結(jié)】

巧記DNA復(fù)制1個主要場所：細(xì)胞核；2種時期：有絲分裂前的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期；3個步驟：解旋，合成新鏈，形成子代DNA；4個條件：模板、酶、原料和能量。[知識歸納]1．假設(shè)1個DNA分子復(fù)制n次DNA分子復(fù)制中的有關(guān)計算2．關(guān)于“DNA復(fù)制”的4點(diǎn)“注意”：(1)注意“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，但后者只指第n次的復(fù)制。(2)注意堿基的單位是“對”還是“個”。(3)切記在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。(4)看清題干中問的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，是“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞，以免掉進(jìn)陷阱。[對點(diǎn)精練]1．一個用15N標(biāo)記了雙鏈的DNA分子含120個堿基對，其中腺嘌呤有50個。在不含15N的培養(yǎng)基中經(jīng)過n次復(fù)制后，不含15N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比為7∶1，復(fù)制過程共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸m個，則n、m分別是

(

)A．3、490 B．3、560C．4、1050 D．4、1120【答案】C【解析】由題意可知該DNA分子含120個堿基對，其中中A＝T＝50個，則C＝G＝70個，則該DNA復(fù)制n次共需游離的胞嘧啶數(shù)目m＝(2n－1)×70，該DNA分子在不含15N的培養(yǎng)液中經(jīng)過n次復(fù)制后形成2n個DNA，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，其中含有15N的DNA分子有2個，不含15N的DNA分子總數(shù)為2n－2，又已知不含15N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比為7∶1，即(2n－2)∶2＝7∶1，則n＝4，m＝(24－1)×70＝1050個。C正確。2．DNA分子片段復(fù)制的情況如下圖所示，圖中a、b、c、d表示脫氧核苷酸鏈的片段。如果沒有發(fā)生變異，下列說法不正確的是 (

)A．b和c的堿基序列可以互補(bǔ)B．a(chǎn)和c的堿基序列可以互補(bǔ)C．a(chǎn)中(A＋T)/(G＋C)的值與b中(A＋T)/(G＋C)的值相同D．a(chǎn)中(A＋G)/(T＋C)的值與d中(A＋G)/(T＋C)的值一般不相同【答案】B【解析】a和d互補(bǔ)，b和c互補(bǔ)，如果不發(fā)生變異，a和c及b和d的堿基組成相同。某條脫氧核苷酸鏈上(A＋T)/(G＋C)的值與其互補(bǔ)鏈上的值相同，而(A＋G)/(T＋C)的值與其互補(bǔ)鏈上的值一般不相同，所以C項(xiàng)和D項(xiàng)中的說法均正確。課堂·延伸提分易錯易混：DNA復(fù)制的3個易錯點(diǎn)(1)DNA復(fù)制的場所并非只在細(xì)胞核中，線粒體、葉綠體中也能進(jìn)行DNA復(fù)制。(2)并非所有的細(xì)胞都能進(jìn)行DNA復(fù)制，只有分裂的細(xì)胞才能進(jìn)行DNA復(fù)制。(3)下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程的示意圖。①圖中顯示DNA分子復(fù)制是從多個起點(diǎn)進(jìn)行的，但多個起點(diǎn)并非同時開始；②圖中顯示DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的；③真核生物的這種復(fù)制方式的意義在于提高了復(fù)制速率；④一個細(xì)胞周期中每個復(fù)制起點(diǎn)一般只起始1次。例真核細(xì)胞中DNA復(fù)制過程如下圖所示，下列表述錯誤的是

(

)A．多起點(diǎn)雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成B．每個子代DNA都有一條脫氧核苷酸鏈來自親代C．復(fù)制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化D．DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補(bǔ)配對原則【答案】C【解析】DNA復(fù)制過程中氫鍵的破壞需要解旋酶的催化，但氫鍵的形成不需要酶的催化，C錯誤。小練·素養(yǎng)達(dá)成1．(2024·甘肅甘南高一期中)DNA復(fù)制保持了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。下列有關(guān)DNA復(fù)制的敘述，錯誤的是 (

)A．細(xì)胞核、線粒體、葉綠體或原核細(xì)胞的擬核中均存在DNA復(fù)制B．噬菌體在宿主細(xì)胞中進(jìn)行DNA復(fù)制時，需要宿主細(xì)胞提供模板C．真核細(xì)胞中DNA復(fù)制后的一條染色體上含有兩個DNA分子和4個游離的磷酸基團(tuán)D．某DNA分子連續(xù)復(fù)制n次后，子代DNA分子中含有母鏈的DNA分子有2個【答案】B【解析】細(xì)胞核、線粒體、葉綠體或原核細(xì)胞的擬核中均存有DNA，所以存在DNA復(fù)制，A正確；噬菌體在宿主細(xì)胞中進(jìn)行DNA復(fù)制時，模板是噬菌體的DNA，B錯誤；真核細(xì)胞中DNA復(fù)制后的一條染色體上含有兩個DNA分子，位于兩條姐妹染色單體上，一個DNA分子上有2個游離的磷酸基團(tuán)，因此DNA復(fù)制后的一條染色體上有4個游離的磷酸基團(tuán)，C正確；1個DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生2個DNA分子，DNA是半保留復(fù)制，因此復(fù)制n次后，子代DNA分子中含有母鏈的DNA分子有2個，D正確。2．(2024·江蘇泰州高一期中)右圖為果蠅核DNA復(fù)制的電鏡照片，箭頭所指的部位形成一個“氣泡”結(jié)構(gòu)叫作DNA復(fù)制泡。下列相關(guān)敘述正確的是 (

)A．DNA復(fù)制錯誤導(dǎo)致復(fù)制泡出現(xiàn)B．復(fù)制起始時間越晚，復(fù)制泡越大C．復(fù)制泡出現(xiàn)的時期為分裂后期D．多個復(fù)制起點(diǎn)可加快DNA復(fù)制的速率【答案】D【解析】DNA復(fù)制是邊解旋邊復(fù)制，因此正常復(fù)制就會出現(xiàn)復(fù)制泡，A錯誤；復(fù)制起始時間越早，復(fù)制越久，復(fù)制泡越大，B錯誤；DNA復(fù)制的時期為間期，因此復(fù)制泡出現(xiàn)的時期為間期，C錯誤；多個復(fù)制起點(diǎn)可以同時進(jìn)行多段DNA的復(fù)制，加快DNA復(fù)制的速率，D正確。3．(2024·甘肅甘南高一期中)某DNA分子含有1000對堿基，其中一條鏈上的堿基C和G占該鏈堿基總數(shù)的40%。該DNA分子用15N標(biāo)記后，在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，下列敘述正確的是 (

)A．含有15N的子代DNA分子占全部DNA分子總數(shù)的1/16B．子代DNA分子含14N的脫氧核苷酸鏈共有16條C．第3次復(fù)制時共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸1600個D．每個子代DNA分子的堿基對中含有氫鍵數(shù)為1200個【答案】C【解析】用15N標(biāo)記該DNA分子，在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，形成24＝16(個)DNA分子，由于DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，因此有15N標(biāo)記的DNA分子有2個，占全部DNA分子總數(shù)的1/8，A錯誤；一個DNA分子有兩條鏈，在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，形成16個DNA分子，共有32條鏈，其中含15N的脫氧核苷酸鏈仍只有2條，含14N的脫氧核苷酸鏈共有30條，B錯誤；某DNA分子含有1000對堿基，其中一條鏈上的堿基C和G占該鏈堿基總數(shù)的40%，則DNA中C＋G＝1000×2×40%＝800，G＝C＝400，A＝T＝(2000－800)/2＝600。該DNA分子第3次復(fù)制，消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為400×(23－1)－400×(22－1)＝1600(個)，C正確；A與T之間的氫鍵數(shù)為2個，G與C之間的氫鍵數(shù)為3個，故每個DNA分子含有氫鍵數(shù)為600×2＋400×3＝2400(個)，D錯誤。4．(2024·北京朝陽區(qū)高一期中)把培養(yǎng)在含輕氮(14N)環(huán)境中的細(xì)菌，轉(zhuǎn)移到含重氮(15N)環(huán)境中培養(yǎng)，待細(xì)菌繁殖兩次后，經(jīng)密度梯度離心分離其DNA后，則在離心管中DNA分布為 (

)【答案】B【解析】DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，培養(yǎng)在含輕氮環(huán)境中的細(xì)菌中的DNA兩條鏈全部含14N，而將其培養(yǎng)在含重氮的培養(yǎng)基復(fù)制一代后，DNA分子的兩條鏈一條含14N，另一條含15N。再將其培養(yǎng)在含重氮環(huán)境中再復(fù)制一代，則每一個子一代DNA分子復(fù)制形成的兩個子二代DNA分子中，一個DNA分子的兩條鏈都含15N，另一個DNA分子的一條鏈含14N，另一條鏈含15N。所以，子二代的4個DNA分子中有兩個(1/2)DNA分子的兩條鏈子都含15N，位于離心管的重帶；有兩個(1/2)DNA分子的一條鏈含14N，另一