2018-2019学年高中生物 第3章 基因的本质 第3节 DNA的复制学案 新人教版必修2.doc

第3节DNA的复制学习目标1.了解沃森和克里克对DNA分子复制方式的早期推测。2.理解DNA分子的复制。3.了解DNA半保留复制的实验证据。一、DNA分子复制方式的推测和实验证据1对DNA分子复制的推测(1)提出者：沃森和克里克。(2)假说解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂。复制：解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。(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，这种复制方式被称做半保留复制。2DNA分子复制的实验证据(选学)(1)实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心技术。(2)实验原理DNA的两条链都用15N标记，那么这样的DNA分子密度最大，离心时应该在试管的底部。两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子密度最小，离心时应该在试管的上部。两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子离心时应该在试管的中部。(3)实验过程(4)实验结果立即取出，提取DNA离心全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA离心轻带、中带。(5)实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。例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()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。例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14NDNA(相对分子质量为a)和15NDNA(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(和)，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代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15NB代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的C预计代细菌DNA分子的平均相对分子质量为D上述实验结果证明DNA分子的复制方式为半保留复制答案B解析15NDNA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。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14NDNA分子和14N、15NDNA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。代细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7ab)，则代细菌DNA分子的平均相对分子质量为。二、DNA分子复制的过程1DNA复制的概念：以亲代DNA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第一次分裂前的间期。3过程4结果：形成两个完全相同的DNA分子。5特点(1)边解旋边复制。(2)半保留复制。6意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。例3下图表示DNA分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是()ADNA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BDNA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DDNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段答案C解析DNA复制需要以DNA的两条链为模板，因此DNA分子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；由图可知，DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反；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；DNA聚合酶的作用是将单个游离的脱氧核苷酸连接成DNA片段。例4下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制BDNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子C真核生物DNA复制的场所只有细胞核D单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链答案A解析DNA复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程；真核生物DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行；DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。1判断正误(1)所有的细胞都能进行DNA复制()(2)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()(3)DNA双螺旋全部解开后，再开始进行DNA复制()(4)DNA解旋酶破坏的是氢键，不能将DNA分解成脱氧核苷酸()答案(1)(2)(3)(4)2下列关于DNA复制过程的顺序，正确的是()互补碱基对之间氢键断裂互补碱基对之间氢键合成DNA分子在解旋酶的作用下解旋以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对子链与母链盘绕成双螺旋结构ABCD答案D解析DNA复制的基本过程是：解旋合成子链双链螺旋化，在解旋时互补碱基对之间的氢键断裂，在合成子链时重新形成新的氢键。3DNA的复制保持了亲子代间遗传信息的连续性，DNA的复制不可能发生在()A细胞核B叶绿体C线粒体D核糖体答案D4下列有关探究DNA复制过程的说法，不正确的是()A本实验利用了同位素示踪法B细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次C密度梯度超速离心后，DNA在试管中的位置与相对分子质量无关D本实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点答案C解析探究DNA复制的实验是利用15N标记亲代细胞的DNA，在含14N的培养液中连续分裂两次(在分裂的间期DNA都复制一次)，分别取分裂一次和分裂两次的细胞DNA，进行密度梯度超速离心，DNA在试管中的位置取决于DNA分子所含同位素的情况，即相对分子质量的大小；实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点。5如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：(1)DNA复制发生在_期。(2)过程称为_。(3)中的子链是_。(4)过程必须遵循_原则。(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有_的特点。答案(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间(2)解旋(3)、(4)碱基互补配对(5)半保留复制对点训练题组一DNA分子复制的实验证据1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解析因为DNA复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中，故A、B项错误；因为第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，故C项错误，D项正确。2将在含15NH4Cl的培养液中培养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，则下列说法中不正确的是()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，的DNA位于试管的中层，的DNA位于试管的上层D该实验可以证明DNA的复制是半保留复制答案C解析细胞经过一次分裂和离心后，所形成的每个子代DNA分子中的两条链中一条链含15N，另一条链含14N，位于试管的中层，A项正确；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，B项正确；细胞经过三次分裂和离心后，有的DNA位于试管的上层，的DNA位于试管的中层，C项错误；该实验可以证明DNA的复制是半保留复制，D项正确。3在生命科学研究中，“同位素示踪技术”是经常使用的研究手段。将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基中繁殖两代，并跟踪检测子代细菌的放射性(如图所示)，该实验有力地证明了()ADNA分子复制需要3HBDNA分子通过复制进行繁殖CDNA分子进行半保留复制DDNA分子复制需要在细菌体内进行答案C4.某DNA含有3000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，得到结果如图所示；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图所示。则下列有关分析中正确的是()AX层中的DNA只有14N标记，Y层中的DNA只有15N标记BW层中含15N标记的胞嘧啶3150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倍答案B解析由于DNA复制为半保留复制，故X层为中带，应是含有15N和14N的DNA，A错误；由于DNA复制3次，产生了8个DNA，共有16条链，则Z含有2条14N链，W含有14条15N链。由题意可知，每个DNA含胞嘧啶3 00015%450(个)，故W层中含15N链的胞嘧啶为4501423 150(个)，B正确；W层与Z层核苷酸数之比为14271，C错误；X层为2个DNA，Y层为6个DNA，故X层氢键数为Y层的，D错误。题组二DNA分子复制的过程5下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是() A复制形成的两个子代DNA分子共4个游离的磷酸基团BDNA复制时只以一条脱氧核苷酸链作为模板CDNA聚合酶催化碱基对之间的连接D复制过程中先全部解旋，再进行半保留复制答案A解析每个DNA分子含有2个游离的磷酸基团，因此复制形成的两个子代DNA分子共有4个游离的磷酸基团，A正确；DNA复制时两条脱氧核苷酸链都作为模板，B错误；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键从而连接成DNA片段，C错误；DNA复制过程中边解旋，边进行半保留复制，D错误。6(2018太原高一检测)DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构()答案D解析解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，使DNA双螺旋解开，只有D项属于DNA上的碱基对。7DNA一般能准确复制，其原因是()DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板DNA复制发生于细胞周期的间期碱基互补配对是严格的产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同ABCD答案D解析DNA规则的双螺旋结构在解旋后为DNA复制提供两条模板，严格的碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性，保证了子代DNA是以亲代DNA提供的两条链为模板合成的。8DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为X)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UA、AT、GC、CG，推测“X”可能是()A胸腺嘧啶B胞嘧啶C腺嘌呤D胸腺嘧啶或腺嘌呤答案B解析据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个DNA分子中含有UA、AT碱基对，而另一条正常，正常链形成的两个DNA分子中含有GC、CG碱基对，因此被替换的可能是G，也可能是C。9在生物实验室内模拟生物体DNA复制所必需的条件是()酶类游离4种脱氧核苷酸ATPDNA分子适宜的温度适宜的pHABCD答案D解析DNA复制所必需的4个条件是模板、原料、酶和能量，在体外模拟DNA复制时，还需考虑到酶的活性受到温度及pH的影响，故正确选项为D。10.如图为DNA分子复制过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。下列叙述中正确的是()A体外复制需要ATP和核糖体Ba和d的碱基序列肯定相同Cb中的比值与c相同Db中的比值与c相同答案C解析DNA复制需要模板、原料、酶和能量等必要条件，而核糖体是细胞内合成蛋白质的场所，A错误；由图可知，a、d是模板DNA的两条链，故a与d的碱基互补配对，B错误；b与c碱基互补配对，的比值相同，C正确；b中的比值是c中该比值的倒数，D错误。11如图为真核细胞DNA分子复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述中错误的是()A由图示可知，DNA分子复制的方式是半保留复制B由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解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP答案D解析由图示可以看出，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，DNA分子复制的方式为半保留复制；由图中的箭头可知，两条链上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端向3端延伸；图示解旋的过程中只需要解旋酶的催化，而不需要DNA聚合酶的催化。12女性子宫瘤最长的DNA分子可达36mm，DNA复制速度约为4m/min，但复制过程仅需40min左右即可完成，这可能是因为()A边解旋边复制B只有一个复制起点，但解旋之后可以向着两个方向复制C以半保留方式复制D复制起点多，同时分段复制答案D解析真核细胞中的DNA分子复制起点多，并且同时分段复制，所以DNA的复制比较迅速。综合强化13如图为高等植物细胞中DNA复制过程模式图。请根据图示过程，回答下列问题：(1)由图示可知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子的方式是_。(2)细胞中DNA复制的场所为_；在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(3)把乙(只含14N)放在含15N的培养液中培养，复制2次后子代DNA单链中含15N的DNA单链所占的比例是_。答案(1)半保留复制(2)细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期和减数第二次分裂后期(3)14(2018曲阜师大高一期中)下图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，请据图回答下列问题：(1)图中表示的生理过程是_，此过程发生的主要场所是_。(2)该过程首先需要在_酶作用下把两条链解开；需要_直接供能。(3)已知一个亲代DNA分子有P个碱基，其中腺嘌呤Q个，连续进行此项生理过程n次，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸_个。(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是_。答案(1)DNA复制细胞核(2)解旋ATP(3)(2n1)(Q)(4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了准确的模板，在复制过程中遵循碱基互补配对原则15DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、弥散复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。实验步骤：a在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)。b在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)。c将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代能分辨出两条DNA带：一条_带和一条_带，则可以排除_。(2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是_。(3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA密度鉴定：若子代可以分出_和_，则可以排除弥散复制，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。(4)有人提出：第一代()的DNA用解旋酶处理后再离心就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占，则一定为半保留复制。你认为这位同学的说法是否正确？_，原因是_。答案(1)轻密度(14N/14N)重密度(15N/15N)半保留复制和弥散复制(2)全保留复制半保留复制还是弥散复制(3)一条中密度带一条轻密度带中、轻半保留复制弥散复制(4)不正确无论半保留复制还是全保留复制，如果研究DNA单链的情况，结果是一致的，无法区分解析从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸(子链)。因此全保留复制后得到的子代DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；弥散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。