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(共77张PPT)
第3节
DNA的复制
第3章 基因的本质
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学习目标
1.运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留的方式进行复制。
2.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
内容索引
一、对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据
二、DNA复制的过程
课时对点练
对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据
一
1.对DNA复制的推测
(1)半保留复制
①提出者： 。
②观点：DNA复制方式为 。
③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的 根据______
__________原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。
④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的 。
梳理　教材新知
半保留复制
沃森和克里克
氢键
脱氧核苷酸
碱基
互补配对
氢键
一条链
(2)全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是_________的。
新合成
2.DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法： 技术和 技术。
(2)实验原理：只含15N的DNA密度 ，只含14N的DNA密度 ，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度 。因此，利用 技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的N元素的DNA。
同位素标记
密度梯度离心
大
小
居中
离心
(3)探究DNA的复制方式
①提出问题：DNA以什么方式复制？
②作出假设：DNA以 方式复制。
③演绎推理(预期实验结果)
离心后应出现 条DNA带；
a.重带(密度最大)：两条链都为 标记的亲代双链DNA。
b.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。
c.轻带(密度最小)：两条链都为 标记的子代双链DNA。
半保留
三
15N
14N
④实验验证
实验结果 条带数量 在试管中位置 DNA含N情况
亲代 ___ 靠近试管底部 15N/15N－DNA
第一代 ___ 位置居中 ________________
第二代 ___ 一条带位置居中，一条带位置靠上 15N/14N－DNA、
14N/14N－DNA
1
1
15N/14N－DNA
2
⑤实验结论：DNA的复制是以 的方式进行的。
半保留
(1)沃森和克里克以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制(　　)
×
提示　梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制。
(2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法(　　)
√
任务一：探究DNA的复制方式
科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代复制品的每条链中)，如图所示。
探究　核心知识
请据图回答下列问题：
(1)用什么技术区分来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链？
提示　同位素标记技术。
(2)如何测定子代DNA带有同位素的情况？
提示　对DNA进行离心，观察其在离心管中的分布。
(3)若DNA复制的方式是全保留复制，请你预期实验结果并完善表格：
大肠杆菌 DNA在离心管中的位置及比例 DNA分子所含N的类型
亲代 下部，100% 15N/15N－DNA
第一代 下部_____，上部_____ __________________________________________
第二代 下部_____，上部_____ _________________________________________
50%
50%
25%
75%
15N/15N－DNA、
14N/14N－DNA
15N/15N－DNA、14N/14N－DNA
(4)若DNA复制的方式是分散复制，则第一代和第二代出现条带的数量及位置如何？
提示　第一代只出现1条中带，第二代只出现1条位于中带和轻带之间的条带。
(5)科学家的实验结果显示第一代只出现一条中带，这个结果排除了哪种复制方式？
提示　排除了全保留的复制方式。
(6)科学家的实验结果显示第二代出现了一条中带和一条轻带，这个结果可以进一步将哪种复制方式排除掉？
提示　排除了分散复制的方式。
1.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标记技术和离心技术
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
14N/15N－DNA
D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
√
落实　思维方法
分析图示可知，a管中的DNA密度最大，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。
2.将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是
A.细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
B.细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA
位于上层
C.细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA
位于试管的上层
D.该实验可以证明DNA的复制方式是半保留复制
√
细胞经过三次分裂和离心后，有3/4的DNA位于试管的上层，1/4的DNA位于试管的中层，C错误。
DNA复制的过程
二
1.DNA复制的概念：以 为模板合成 的过程。
2.发生时期：在真核生物中，这一过程是在 期，随着染色体的复制而完成的。
梳理　教材新知
亲代DNA
子代DNA
细胞分裂前的间
3.过程
解旋酶
解开的每一条母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
4.结果：一个DNA分子形成了两个 的DNA分子。
5.特点：(1) ；(2) 复制。
6.准确复制的原因
(1)DNA独特的 结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过 ，保证了复制能够准确地进行。
7.意义：DNA通过复制，将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 的连续性。
完全相同
边解旋边复制
半保留
双螺旋
碱基互补配对
遗传信息
遗传信息
(1)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同(　　)
×
提示　DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序互补。
(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制(　　)
提示　DNA边解旋边复制。
×
(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(　　)
提示　单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。
×
(4)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中(　　)
提示　真核细胞的DNA复制可发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。
×
(5)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键(　　)
×
提示　解旋酶的作用部位是氢键，DNA聚合酶的作用部位是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
任务二：DNA复制的相关计算规律
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如图：
从图中可以得到如下规律：
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为2n个。
②含15N的DNA分子数为 个。
③含14N的DNA分子数为2n个。
④只含15N的DNA分子数为 个。
⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。
探究　核心知识
2
0
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝ 条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝ 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次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个。
2n＋1
2
m·(2n－1)
m·2n－1
核心归纳
DNA复制的起点和方向
(1)原核生物：单起点双向复制
核心归纳
DNA复制的起点和方向
(2)真核生物：多起点双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。
3.如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是
A.DNA分子在酶①的作用下水解成脱氧核苷酸，酶②催化碱基对之间的连接
B.在复制过程中解旋和复制是同时
进行的
C.解旋酶能使双链DNA解开，并且
不需要消耗ATP
D.两条新的子链通过氢键形成一个
新的DNA分子
√
落实　思维方法
酶①是解旋酶，作用于氢键，酶②是DNA聚合酶，催化脱氧核苷酸的连接，A错误；
新的子链与母链通过氢键形成一个新的DNA分子，D错误。
4.未被32P标记的某DNA分子中含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，以含32P的化合物为原料，DNA分子连续复制三次。下列有关叙述错误的是
A.所有子代DNA分子都含有32P
B.子代DNA分子中，可能出现只有一条链含32P
C.第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4 900个
D.子代DNA分子中不含32P的脱氧核苷酸链占总链数的1/8
√
在该DNA分子中，G＝C＝300(个)，则A＝T＝700(个)，则第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数＝700×(23－22)＝2 800(个)，C错误。
网络构建
课时对点练
三
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对一对
答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D C B C A C A D
题号 9 10 11 12
答案 C B C B
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对一对
答案
题号 13
答案 (1)解旋　DNA聚合　5′端→3′端　半保留复制；边解旋边复制　(2)细胞核、线粒体　互补　(3)C－G　胸腺嘧啶脱氧核苷酸　(4)280
题号 14
答案 (1)大肠杆菌易培养、繁殖快　同位素标记　若为全保留复制，实验结果1应只出现轻带和重带　(2)半保留　①0∶2∶(2n－2)　②2
题组一　DNA半保留复制的实验证据
1.(2023·张家口高一质检)研究人员分别在含15NH4Cl和14NH4Cl的培养液中培养大肠杆菌，用以研究DNA的复制特点。图甲代表的化合物由①②③三部分构成；图乙是利用离心技术将提取到的大肠杆菌DNA进行检测得到的结果。下列有关说法错误的是
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答案
A.让大肠杆菌在含15NH4Cl培养液中
繁殖多代后，取其DNA离心检测，
可得Ⅱ所示结果
B.让大肠杆菌在含14NH4Cl培养液中繁殖多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅰ
所示结果
C.将15N标记的大肠杆菌置于含14NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测，
可得Ⅲ所示结果
D.将14N标记的大肠杆菌置于含15NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检
测，15N标记的是图甲的①处
√
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答案
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答案
15N标记的是图甲的③处，D错误。
2.(2023·惠州高一期末)用假说—演绎法进行DNA复制的研究时，将14N标记的大肠杆菌放在含有15N的培养基中培养，使其分裂2次。下列叙述错误的是
A.如果是全保留复制，子一代DNA分子1/2分布在轻带，1/2分布在重带
B.如果是全保留复制，子二代DNA分子1/4分布在轻带，3/4分布在重带
C.如果是半保留复制，子一代DNA分子1/2分布在中带，1/2分布在重带
D.如果是半保留复制，子二代DNA分子1/2分布在中带，1/2分布在重带
√
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答案
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答案
如果是半保留复制，子一代2个DNA分子都是一条链含14N，另一条链含15N，都分布在中带，C错误。
题组二　DNA复制的过程
3.(2023·连云港高一学业考试)下列关于真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是
A.该过程不需要消耗能量
B.需要解旋酶和DNA聚合酶的催化
C.以DNA分子的一条链作为模板
D.复制只在细胞核内进行
√
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答案
真核细胞DNA分子复制需要消耗能量，A错误；
真核细胞DNA分子复制以DNA分子的两条链作为模板，C错误；
复制可以在细胞核、线粒体、叶绿体中进行，D错误。
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答案
4.(2023·保定清苑中学高一检测)下列有关DNA复制的叙述，错误的是
A.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则和精确的模板
B.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制等特点
C.复制后的一对同源染色体中含有4条脱氧核苷酸链
D.DNA通过复制，保持了亲代和子代遗传信息的连续性
√
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答案
复制后的一对同源染色体中含有4条染色单体、4个DNA分子、8条脱氧核苷酸链，C错误。
5.(2023·淮安高一期中)如图为果蝇精原细胞的核DNA电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列说法错误的是
A.果蝇DNA复制与染色体复制是分别独立进行的
B.图中所示的精原细胞应处于细胞分裂前的间期
C.复制泡的形成需要解旋酶和DNA聚合酶的参与
D.果蝇的DNA有多个复制起点有利于加快DNA复
制的速率
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答案
√
在真核细胞中，细胞核内的DNA位于染色体上，DNA的复制与染色体复制是同时进行的，不是分别独立进行的，A错误。
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答案
6.如图表示真核细胞DNA的复制过程，其中有3个复制泡。下列叙述错误的是
A.DNA分子的复制具有边解旋边
复制的特点
B.解开DNA双螺旋结构需要细胞
内ATP与解旋酶的参与
C.子链延伸过程中需要DNA聚合酶催化碱基间氢键的形成
D.图示复制方式可加快DNA的复制，但各起点可能不是同时开始的
√
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答案
氢键的形成不需要酶的催化，C错误；
图示为真核生物的多起点复制，可加快DNA的复制过程，从各起点的螺旋解开的程度来看，复制可能不是同时开始的，D正确。
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答案
7.(2024·聊城高一期中)大肠杆菌DNA呈环状，如图表示其复制过程。下列说法错误的是
A.环状DNA分子中游离的
磷酸基团有2个
B.酶1是解旋酶，酶2是DNA
聚合酶
C.酶2催化子链延伸的方向是5′端→3′端
D.复制原点处G—C碱基对含量越高越不利于解旋
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答案
环状DNA分子中游离的磷酸基团有0个，A错误。
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答案
8.(2024·九江高一期末)一个用15N标记的DNA分子有1 500个碱基对，其中鸟嘌呤800个。该DNA分子在无15N的培养液中复制2次，则
A.该过程中共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸3 200个
B.该双链DNA分子中，氢键共有3 700个
C.具有15N的DNA分子的2条链都含有15N
D.复制完成后，不含15N的脱氧核苷酸链与含有15N的脱氧核苷酸链数量
之比为3∶1
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答案
该双链DNA分子中，鸟嘌呤有800个，则胞嘧啶也有800个，该过程DNA分子复制了2次，得到4个DNA分子，每个DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸有800个，所以共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸(4－1)×800＝2 400(个)，A错误；
鸟嘌呤800个，根据碱基互补配对原则，胞嘧啶也是800个，所以A＝T＝(3 000－2×800)/2＝700(个)，A与T之间有2个氢键连接，C与G之间有3个氢键连接，故该双链DNA分子中，氢键共有700×2＋800×3＝3 800(个)，B错误；
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答案
由于DNA复制是半保留复制，所以具有15N的DNA分子的两条链中只有1条含有15N，C错误；
复制完成后，得到4个DNA分子共8条单链，其中不含15N的脱氧核苷酸链6条，含有15N的脱氧核苷酸链2条，数量之比为3∶1，D正确。
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答案
9.(2023·承德高一期中)DNA复制过程中，非复制区保持着亲代双链结构，复制区的双螺旋分开，形成两个子代双链，子代双链与亲代双链的相接区域称为复制叉。如图表示DNA复制的部分过程，下列相关叙述错误的是
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答案
A.复制叉向前移动需要解旋酶
参与
B.前导链与滞后链的复制方向
均为5′端→3′端
C.复制完成后，前导链与滞后链中的碱基序列相同
D.前导链的合成是连续的，滞后链的合成是不连续的
√
复制叉向前移动需要打破碱基对之间的氢键，因此需要解旋酶参与，A正确；
观察题图的箭头方向，前导链与滞后链的复制方向均为5′端→3′端，B正确；
复制完成后，前导链和滞后链的碱基序列互补，C错误。
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答案
10.(2024·南通高一期中)将酵母菌的核DNA全部用14N标记(即14N－DNA)，转移到15NH4C1培养液中，培养24 h后提取子代酵母菌的DNA。将DNA热变性处理(解开双螺旋，变成单链)，然后进行密度梯度离心，管中出现两种条带，且分别对应两个峰，如图所示。下列说法错误的是
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答案
A.热变性处理破坏了DNA分子中的氢键
B.根据图示结果可判断出DNA的复制方式为半保留复制
C.图示酵母菌增殖时的细胞周期为8 h
D.随着复制次数的增加，14N条带所占比例减小
√
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答案
该实验结果是DNA热变性处理，然后再进行密度梯度离心得到的，是单链的含量，不能说明DNA复制是半保留复制，也可能是全保留复制，B错误。
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答案
11.(2024·清远高一期中)正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区；单链结合蛋白(SSB)，又称DNA结合蛋白能很快地与单链结合，防止解旋的单链重新配对，而使DNA呈伸展状态，SSB在复制过程中可以重复利用。下列有关叙述正确的是
A.SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶
B.SSB与单链的结合不利于DNA复制
C.SSB与DNA单链既可结合也可分开
D.SSB与单链的结合遵循碱基互补配对原则
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答案
根据题干信息“双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”可知，SSB不是解旋酶，A错误；
根据题干信息可知，SSB与单链结合，防止解旋的单链重新配对，而使DNA呈伸展状态，将利于DNA复制，B错误；
根据题干信息可知，SSB在复制过程中可以重复利用，说明SSB与DNA单链既可结合也可分开，C正确；
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根据题干信息可知，SSB是一种DNA结合蛋白(不含有碱基)，故与单链(DNA)的结合不遵循碱基互补配对原则，D错误。
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答案
12.一个被32P标记的T2噬菌体，其DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%。用该T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，繁殖3代。下列叙述错误的是
A.该T2噬菌体DNA分子中含有1.3×104个氢键
B.复制过程共需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.无论繁殖多少代，只有2个子代噬菌体被32P标记
D.在繁殖第3代过程中，需要8×103个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸
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该T2噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，即A＝5 000×2×20%＝2 000(个)，根据碱基互补配对原则，A＝T＝2 000(个)，C＝G＝3 000(个)，所以该DNA分子中含有2 000×2＋3 000×3＝1.3×104(个)氢键，A正确；
该T2噬菌体繁殖3代，DNA复制了3次，复制过程需要(23－1)×3 000＝2.1×104(个)游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；
答案
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一个被32P标记的T2噬菌体，由于DNA的半保留复制，无论繁殖多少代，只有2个子代噬菌体被32P标记，C正确；
在繁殖第3代过程中，需要(23－22)×2 000＝8×103(个)游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，D正确。
答案
13.(2024·保山高一质检)图1中原DNA分子有a和d两条链，Ⅰ和Ⅱ均是DNA复制过程中所需要的酶，将图1中某一片段放大后如图2所示。请分析回答下列问题：
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答案
(1)图1中，Ⅰ和Ⅱ均是DNA复制过程中所需要的酶，其中Ⅱ能将单个的脱氧核苷酸连接到单链末端，则Ⅰ是_______酶，Ⅱ是___________酶。复制过程中子链延伸的方向是_______________(填“5′端→3′端”或 “3′端→5′端”)。DNA复制过程的特点是_______________________
(答出1点即可)。
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答案
解旋
DNA聚合
5′端→3′端
半保留复制；边解旋边复制
(2)在绿色植物根尖分生区细胞中进行图1过程的场所有______________。图1中DNA完成复制后，b、c两条链的碱基序列______(填“相同”或“互补”)。
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答案
细胞核、线粒体
互补
(3)DNA分子中________碱基对比例越高，DNA分子越稳定。图2中序号④的中文名称是____________________。
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答案
C－G
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
(4)若亲代DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，连续复制3次，共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸_______个。
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答案
280
14.DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们推测DNA可能通过图1中三种方式进行复制。某生物兴趣小组准备通过实验来探究DNA复制方式，基本思路是用14N标记大肠杆菌的DNA双链，然后在含15N的培养基中让其繁殖两代，提取每代大肠杆菌的DNA并作相应处理，可能出现的实验结果如图2。请回答下列问题：
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答案
(1)该实验选择大肠杆菌的原因是_________________________。该实验用到的实验技术有____________技术和离心技术。若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1，可以说明DNA复制方式不是全保留复制，理由是_______
________________________________________。
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大肠杆菌易培养、繁殖快
同位素标记
保留复制，实验结果1应只出现轻带和重带
若为全
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答案
若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1(离心后只有1条中带)，可以说明DNA分子的复制可能是半保留复制，也可能是分散复制，但可以排除全保留复制，因为若为全保留复制，则DNA复制一次后形成的2个DNA分子是1个只含14N，另1个只含15N，实验结果应出现一条轻带和一条重带。
(2)若亲代大肠杆菌繁殖两代，出现实验结果2，说明DNA复制方式是_________复制。按照此复制方式：
①亲代大肠杆菌繁殖n代(n≥2)，实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为________________。
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答案
半保留
0∶2∶(2n－2)
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答案
若DNA复制方式是半保留复制，则亲代大肠杆菌繁殖两代，形成的4个DNA分子，两个只含15N，两个一条链含14N、一条链含15N，经离心出现实验结果2；按照半保留复制方式：亲代大肠杆菌繁殖n代(n≥2)，无论复制多少代，形成的2n个DNA分子，0个只含14N，两个一条链含14N、一条链含15N,2n－2个只含15N，即实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为0∶2∶(2n－2)。
②图3中DNA片段2至少需要经过_____次复制才能获得DNA片段3。
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答案
2
图3中与DNA片段3相比，DNA片段2中G/U替换为了A/T，进行第一次复制时会出现A/U(模板链上的碱基U与A配对)；进行第二次复制时会出现T与A配对，即至少需要经过2次复制，DNA片段2中G/U可替换为A/T，才能获得DNA片段3。第3节　DNA的复制
[学习目标]　1.运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留的方式进行复制。2.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
一、对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据
1．对DNA复制的推测
(1)半保留复制
①提出者：________________。
②观点：DNA复制方式为____________。
③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的________断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的____________根据________________原则，通过形成________，结合到作为模板的单链上。
④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的________。
(2)全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是________的。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法：____________技术和________________技术。
(2)实验原理：只含15N的DNA密度____，只含14N的DNA密度____，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度________。因此，利用______技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的N元素的DNA。
(3)探究DNA的复制方式
①提出问题：DNA以什么方式复制？
②作出假设：DNA以________方式复制。
③演绎推理(预期实验结果)
离心后应出现____条DNA带；
a．重带(密度最大)：两条链都为____标记的亲代双链DNA。
b．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。
c．轻带(密度最小)：两条链都为____标记的子代双链DNA。
④实验验证
实验结果 条带数量 在试管中位置 DNA含N情况
亲代 靠近试管底部 15N/15N－DNA
第一代 位置居中
第二代 一条带位置居中，一条带位置靠上 15N/14N－DNA、 14N/14N－DNA
⑤实验结论：DNA的复制是以____________________________________________________
的方式进行的。
判断正误
(1)沃森和克里克以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制(　　)
(2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法(　　)
任务一：探究DNA的复制方式
科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代复制品的每条链中)，如图所示。
请据图回答下列问题：
(1)用什么技术区分来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链？
________________________________________________________________________
(2)如何测定子代DNA带有同位素的情况？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)若DNA复制的方式是全保留复制，请你预期实验结果并完善表格：
大肠杆菌 DNA在离心管中的位置及比例 DNA分子所含N的类型
亲代 下部，100% 15N/15N－DNA
第一代 下部______，上部______
第二代 下部______，上部______
(4)若DNA复制的方式是分散复制，则第一代和第二代出现条带的数量及位置如何？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(5)科学家的实验结果显示第一代只出现一条中带，这个结果排除了哪种复制方式？
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________________________________________________________________________
(6)科学家的实验结果显示第二代出现了一条中带和一条轻带，这个结果可以进一步将哪种复制方式排除掉？
________________________________________________________________________
1．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标记技术和离心技术
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14N/15N－DNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
2．将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是(　　)
A．细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
B．细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层
C．细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层
D．该实验可以证明DNA的复制方式是半保留复制
二、DNA复制的过程
1．DNA复制的概念：以________为模板合成________的过程。
2．发生时期：在真核生物中，这一过程是在________________期，随着染色体的复制而完成的。
3．过程
4．结果：一个DNA分子形成了两个____________的DNA分子。
5．特点：(1)________________；(2)________复制。
6．准确复制的原因
(1)DNA独特的________结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过________________，保证了复制能够准确地进行。
7．意义：DNA通过复制，将____________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了____________的连续性。
判断正误
(1)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同(　　)
(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制(　　)
(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(　　)
(4)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中(　　)
(5)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键(　　)
任务二：DNA复制的相关计算规律
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如图：
从图中可以得到如下规律：
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为2n个。
②含15N的DNA分子数为____个。
③含14N的DNA分子数为2n个。
④只含15N的DNA分子数为____个。
⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝______条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝____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次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________个。
　DNA复制的起点和方向
(1)原核生物：单起点双向复制
(2)真核生物：多起点双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。
3．如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是(　　)
A．DNA分子在酶①的作用下水解成脱氧核苷酸，酶②催化碱基对之间的连接
B．在复制过程中解旋和复制是同时进行的
C．解旋酶能使双链DNA解开，并且不需要消耗ATP
D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
4．未被32P标记的某DNA分子中含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，以含32P的化合物为原料，DNA分子连续复制三次。下列有关叙述错误的是(　　)
A．所有子代DNA分子都含有32P
B．子代DNA分子中，可能出现只有一条链含32P
C．第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4 900个
D．子代DNA分子中不含32P的脱氧核苷酸链占总链数的1/8
答案精析
一、梳理教材新知
1．(1)①沃森和克里克　②半保留复制　③氢键　脱氧核苷酸　碱基互补配对　氢键　④一条链　(2)新合成
2．(1)同位素标记　密度梯度离心　(2)大　小　居中　离心
(3)②半保留　③三　a．15N　c．14N　④1　1　15N/14N－DNA　2　⑤半保留
判断正误
(1)×　(2)√
提示　(1)梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制。
探究核心知识
(1)同位素标记技术。
(2)对DNA进行离心，观察其在离心管中的分布。
(3)50%　50%　15N/15N－DNA、14N/14N－DNA　25%　75%　15N/15N－DNA、14N/14N－DNA
(4)第一代只出现1条中带，第二代只出现1条位于中带和轻带之间的条带。
(5)排除了全保留的复制方式。
(6)排除了分散复制的方式。
落实思维方法
1．B　[分析图示可知，a管中的DNA密度最大，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。]
2．C　[细胞经过三次分裂和离心后，有3/4的DNA位于试管的上层，1/4的DNA位于试管的中层，C错误。]
二、梳理教材新知
1．亲代DNA　子代DNA
2．细胞分裂前的间
3．解旋酶　解开的每一条母链　脱氧核苷酸　DNA聚合酶
4．完全相同
5．(1)边解旋边复制　(2)半保留
6．(1)双螺旋　(2)碱基互补配对
7．遗传信息　遗传信息
判断正误
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
提示　(1)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序互补。(2)DNA边解旋边复制。(3)单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。(4)真核细胞的DNA复制可发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。(5)解旋酶的作用部位是氢键，DNA聚合酶的作用部位是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
探究核心知识
(1)②2　④0　(2)①2n＋1　②2　(3)①m·(2n－1)
②m·2n－1
落实思维方法
3．B　[酶①是解旋酶，作用于氢键，酶②是DNA聚合酶，催化脱氧核苷酸的连接，A错误；新的子链与母链通过氢键形成一个新的DNA分子，D错误。]
4．C　[在该DNA分子中，G＝C＝300(个)，则A＝T＝700(个)，则第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数＝700×(23－22)＝2 800(个)，C错误。]

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