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(共54张PPT)
第三章　基因的本质
3　DNA的复制
2019版新人教必修2学案
课标要点 学法指导
概述DNA分子通过半保留方式进行复制 1.科学探究、科学思维：概述DNA复制方式的假说及实验证据
2．科学思维：掌握DNA的复制过程及特点
知识导图
1．提出者：____________________。
2．假说内容
(1)解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的__________断裂。
对DNA复制的推测
沃森和克里克
氢键　
两条单链　
脱氧核苷酸　
碱基互补配对　
(3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作____________________。
半保留复制
提示：A－T、T－A、G－C、C－G。
DNA分子复制过程中会发生怎样的碱基互补配对？
下列叙述不属于沃森和克里克提出的DNA分子复制假说内容的是 (　　)
A．DNA分子复制时，DNA分子解开两条单链作模板
B．DNA分子复制是半保留复制方式
C．DNA分子复制时边解旋边复制
D．DNA分子复制时遵循碱基互补配对原则
【答案】C　
【解析】DNA分子复制时边解旋边复制不是假说内容。
两条链被标记情况 密度大小 离心位置
都是15N 最大 靠近试管的______部
一条15N，一条14N 居中 位置________
都是14N 最小 靠近试管的______部
1．实验技术：______________技术和离心技术。
2．实验原理
DNA半保留复制的实验证据
同位素标记
底　
居中　
上
3．实验过程
15N
14N
DNA
4．实验结果
a瓶提取亲代DNA→离心→位置靠近试管________。
b瓶繁殖一代后，提取DNA→离心→位置________。
c瓶繁殖两代后，提取DNA→离心→1/2位置________,1/2位置________。
5．实验结论：DNA的复制是以________的方式进行的。
底部　
居中
居中　
更靠上
半保留
提示：含15N的子代DNA分子的比例逐渐降低，含14N的子代DNA分子的比例逐渐提高。
一个双链被15N标记的DNA分子在含有14N标记的培养基中培养，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样的变化趋势？
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经密度梯度离心分离，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】DNA分子的复制方式是半保留复制，根据题干信息可知，亲代DNA的两条链都含15N，应为图⑤；一个亲代DNA分子第一次复制后产生的两个子代DNA分子，均是一条链含15N、另一条链含14N，即全为15N/14N－DNA分子，经离心后，应为图②；经过第二次复制后，共得到4个DNA分子，其中2个DNA分子为15N/14N－DNA分子，另外2个DNA分子两条链均为14N，离心后应为图①；经过第三次复制后，共得到8个DNA分子，15N/14N－DNA分子有2个，两条链均为14N的DNA分子有6个，离心后应为图③。
1．概念：以__________为模板合成__________的过程。
2．时间：________________。
DNA复制的过程
亲代DNA　
子代DNA
细胞分裂前的间期
3．过程：
【答案】①能量　②解旋酶　③解开　①母链　②脱氧核苷酸　③DNA聚合酶　④碱基互补配对　双螺旋结构
4 ．特点：________________。
5．方式：________________。
6．意义：将________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了________的连续性。
边解旋边复制
半保留复制
遗传信息
遗传信息
提示：细胞核。
真核细胞中DNA复制的主要场所在哪里？
判断下列叙述的正误。
(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。 (　　)
(2)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(　　)
(3)DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则。
(　　)
(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如下图D所示。 (　　)
(5)复制时，子代DNA分子的两条单链中只有一条和亲代DNA分子完全相同。 (　　)
(6)DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用(　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
1．复制的场所
DNA复制的过程分析
[知识归纳]
2．复制的结果：DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子，且与亲代DNA分子相同，每个子代DNA分子中一条为母链，另一条为新合成的子链。
3．子代DNA分子的组成：新合成的链与对应的模板链。
1．根据图1、图2思考下列问题：
(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？
(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？
(3)从图1结构中是否可以看出DNA复制是半保留复制？为什么？图1所示的结构还有什么特点？
(4)DNA复制过程中，解旋酶和DNA聚合酶分别作用于图2中的哪个部位？(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的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。
(3)是，因为两条母链进入到两个子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一条链是亲代的母链。图中还能看出DNA分子是边解旋边复制。
(4)解旋酶作用于f，DNA聚合酶作用于e。
2．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，请据图分析DNA复制效率较高的原因。
提示：(1)从多个起点开始进行复制；
(2)边解旋边复制；
(3)每个起点都是同时向两个方向进行复制。
【归纳总结】DNA复制可简记为：
1个主要场所：细胞核；
2种时期：有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期；
3个步骤：解旋、合成新链、形成子代DNA；
4个条件：模板、酶、原料和能量。
[对点精练]
1．如图表示细胞核内某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是 (　　)
A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸
B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核
C．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去
D．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同
【答案】C　
【解析】DNA分子中不存在尿嘧啶脱氧核苷酸，A项错误；真核生物细胞中，DNA复制可以发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，B项错误；a、d两条链分别到两个DNA分子中，DNA分子经过复制后平均分配给两个子细胞，因此正常情况下a、d链应该到不同的细胞中去，C项正确；由题图可知b链中(A＋G)/(T＋C)的值与c链中的不相同，互为倒数，D项错误。
2．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图。下列有关叙述错误的是 (　　)
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分子的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
【答案】A　
【解析】从图中可以看出DNA分子复制有多个起点，但不是同时开始的，因为复制环有大有小，A错误。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。真核生物的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率。
假设1个DNA分子复制n次(设该DNA分子中含某种脱氧核苷酸m个)
DNA分子复制中的有关计算
[知识归纳]
关于“DNA复制”的4点“注意”：
(1)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。
(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。
(3)切记在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。
(4)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。
1．一个DNA分子经过n次复制，形成多少个子代DNA分子？
提示：2n个。
2．一个DNA分子复制形成的子代DNA分子中，有多少个DNA分子含有亲代DNA分子的脱氧核苷酸链？子代DNA分子中全部的脱氧核苷酸链中，新形成的脱氧核苷酸链所占的比例是多少？
提示：2个；(2n＋1－2)/2n＋1。
3．假如一个DNA分子中有m个腺嘌呤(A)，则：
(1)该DNA分子复制n次需要多少个腺嘌呤？
(2)该DNA分子第n次复制需要多少个腺嘌呤？
提示：(1)(2n－1)·m。　(2)2n－1·m。
[对点精练]
1．已知某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4 500个，则该DNA分子已经复制了 (　　)
A．3次　 　 B．4次　 　
C．5次　 　 D．6次
【答案】B　
【解析】先要计算一个DNA分子中含有G的数目，其中一条链上G的数目＝500×4/(1＋2＋3＋4)＝200，则另一条链上G的数目＝500×2/(1＋2＋3＋4)＝100，所以DNA双链上G共有300个，n次复制结束后共消耗G的数目为4 500个，4 500/300＝15，即DNA分子增加15个，复制后DNA的数目是15＋1＝2n，则n＝4。
2．DNA分子片段复制的情况如下图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。如果没有发生变异，下列说法不正确的是(　　)
A．b和c的碱基序列可以互补
B．a和c的碱基序列可以互补
C．a中(A＋T)/(G＋C)的值与b中(A＋T)/(G＋C)的值相同
D．a中(A＋G)/(T＋C)的值与d中(A＋G)/(T＋C)的值一般不相同
【答案】B　
【解析】a和d互补，b和c互补，如果不发生变异，a和c及b和d的碱基组成相同。某条脱氧核苷酸链上(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链上的值相同，而(A＋G)/(T＋C)的值与其互补链上的值一般不相同，所以C项和D项中的说法均正确。
易错易混：DNA复制的3个易错点
(1)DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。
(2)并非所有的细胞都能进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。
(3)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图：
①图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；
②图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；
③真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；
④一个细胞周期中每个起点一般只起始1次。
例　真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是(　　)
A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B．每个子代DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代
C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
【答案】C　
【解析】DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。
1．沃森和克里克在发表了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(　　)
A．DNA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
【答案】D　
【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。
①—ATGTG—和—TACAC—作模板链
②四种核糖核苷酸　③四种脱氧核苷酸
④DNA聚合酶　⑤DNA水解酶
A．①③④ B．①②④
C．①②⑤ D．①③⑤
【答案】A　
【解析】DNA的每一条链都可以作为DNA复制的模板，需要的原料是脱氧核苷酸，需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA水解酶。
3．将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间，然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14N的普通培养基培养，使其繁殖两代形成4个新个体，则它们的DNA中含14N的链与含15N的链的比是 (　　)
A．3∶1 B．2∶1
C．1∶1 D．7∶1
【答案】A　
【解析】15N标记的DNA有两条含15N的链，当在含14N的培养基中培养时，根据半保留复制的特点，新形成的2个DNA分子上应各有一条含15N的链和一条含14N的链。不论以后复制多少次，含15N的链永远只有2条，增加的新链都是含14N的链。题中形成了4个新个体，含有4个DNA分子，共8条单链，其中只有2条含15N，其余6条均含14N，含14N链∶含15N链＝6∶2＝3∶1。
4．DNA分子具有特异性，体现在 (　　)
A．DNA分子外侧，磷酸和脱氧核糖交替连接的方式稳定不变
B．DNA分子内侧，碱基对的配对方式不变
C．DNA分子碱基对的排列顺序千变万化
D．每个DNA分子的碱基都有其特定的排列顺序
【答案】D　
【解析】A、B两项说明DNA分子具有稳定性，C项说明DNA分子具有多样性，D项说明了DNA分子具有特异性，是指对于某一生物具体的一个DNA分子而言。
5．(2021·浙江学考)阅读下列材料。
材料一：查哥夫发现生物的DNA分子中，腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的含量相等，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的含量相等，威尔金斯和富兰克林利用X射线衍射技术获得了呈对称性的DNA衍射图谱。
材料二：科学家将细菌中的全部N标记为15N，并将细菌转入到以14NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养。分别取亲代、完成一次分裂和完成两次分裂的细菌，并分离出细菌的DNA进行密度梯度离心。实验证明了DNA分子通过半保留方式进行复制。
回答下列问题：
(1)沃森和克里克在材料一的基础上提出了DNA分子双螺旋结构模型，该模型的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接构成；两条链的碱基位于双链内侧且互补配对，如C与________配对；DNA分子的两条链是________(填“反向”或“同向”)平行的。
(2)某小组进行“制作DNA分子双螺旋结构模型”的活动，计划搭建一个有34个脱氧核苷酸的DNA片段，其中含7个腺嘌呤。下列是组内同学准备的四项材料，其中正确的两项是________。
A．7个鸟嘌呤代表物　　 B．10个胞嘧啶代表物
C．34个核糖代表物　　 D．34个磷酸代表物
(3)材料二中，分离细胞的DNA需对细菌进行破碎处理，破碎处理________(填“能”或“不能”)采用将细菌直接置于蒸馏水中使其吸水涨破的方法。
(4)依据材料二完善下表。
DNA条带类型 DNA含量 亲代 完成一次分裂 完成两次分裂
轻带(14N-14N-DNA) 0 0 ①________
中带(15N-14N-DNA) 0 2n ②________
重带(15N-15N-DNA) n 0 ③________
注：14N-14N-DNA表示两条链N元素均为14N；15N-14N-DNA表示一条链N元素均为15N，另一条链N元素均为15N；15N-15N-DNA表示两条链N元素均为15N。
(5)对于生物体来说，DNA分子复制的意义是什么？
【答案】(1)G　反向　(2)BD　(3)不能　(4)①2n　②2n　③0　(5)通过DNA复制将亲代的遗传信息传递给子代，保持了遗传信息的连续性和稳定性。

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