3.2 DNA分子的结构和复制（第2课时 DNA分子的复制）课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第二节 DNA分子的结构和复制 第2课时 DNA分子的复制 1 课标要求 学科核心素养 1.概述 分子的 复制。 2.探讨 复制的 生物学意义。 1.生命观念——准确说出 复制的过程和特点,明确 在 前后代可以保持连续性。 2.科学思维——通过分类和比较及分析和综合,说出基因和 、染色体、脱氧核苷酸、性状等的关系。 3.科学探究——分析探究 复制的实验方法、过程和结论。 2 教材预习 必备知识全过关 3 一、对DNA分子复制的推测与验证 1. 推测 完全不变 全新 每条链 旧 新 每条链 互补链 互补链 4 2. 证明 分子半保留复制的实验 细菌 5 （1） 实验过程 6 离心 含 含 和 含 含 和 7 （2） 结果分析 ①离心处理后,子一代 分子为__________（含 和 ）,原因在于新合成的每 个 分子中,都含有原来 分子中的一条链 和以该链为模板新合成的一条互 补链 。 ②子二代 分子应该为_ __________（含 ）和_____________（含 和 ）。 杂合链带 轻链带 杂合链带 8 二、DNA分子的半保留复制 1. 概述 概念 在新合成的每个 分子中,都保留了______________中的一条链, 因此,这种复制方式被称为 分子半保留复制 时期 ________________期和减数分裂Ⅰ前的间期 场所 存在的场所,主要是________ 条件 ①模板：亲代 的每一条链。 ②原料：4种游离的____________。 ③能量： 释放的能量。 ④酶：________和____________等 原来 分子 有丝分裂前的间 细胞核 脱氧核苷酸 解旋酶 聚合酶 9 结果 正常情况下,1个 分子复制形成2个与亲代 分子完全相同的 分子 特点 边解旋边复制、半保留复制 精确复制 ①独特的____________提供模板。 ②______________原则 意义 确保了__________代代传递的连续性 双螺旋结构 碱基互补配对 遗传信息 续表 10 2. 过程 能量 解旋酶 氢键 解旋 两条解开的母链 聚合酶 四种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 母链 延伸 对应的母链 双螺旋 11 要点归纳 能力素养全提升 12 要点一 DNA分子复制的特点（以真核细胞的DNA复制为例构建模型） 13 （1） 分子复制的一般共性：半保留复制、边解旋边复制、子链延伸方向是 。 （2） 分子复制是从多个起点开始的,但多起点并非同时进行。 （3） 分子复制是边解旋边双向复制的。 （4）基于真核生物基因组较大,真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率。 14 例1 [2023·江苏宿迁高一期末]哺乳动物的线粒体 是双链闭合环状分子,外环为 链,内环为 链, 如图所示。下列叙述正确的是( ) C A.线粒体 分子中含有两个游离的磷酸基团 B.子链1的延伸方向是 端 端,需要 聚合酶的催化 C.子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同 D.若该线粒体 放在 的培养液中复制3次,含 的 有6个 15 [解析] 环状 链首尾相连，不会有裸露的 端、 端，因而不会有游离的磷酸基团，线粒体 分子为环状 ，因而其中不含游离的磷酸基团，A项错误；图示表明，子链1的延伸方向是 端 端，子链合成过程需要 聚合酶的催化，B项错误；由于形成的 分子是环状的，因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同，C项正确；若该线粒体 放在 的培养液中复制3次，新合成的子链中均含有 ，由于 进行半保留复制，故每个 分子都含有新合成的子链，即含 的 有 个，D项错误。 16 对点演练1 [2023·江苏苏州高一期中]（多选）为探究大肠杆菌 复制的过程,在 复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量 标记的脱氧胸苷 的培养基中, 可掺入正在复制的 分子中,使其带有放射性标记。短时间后,将大肠杆菌转 移到含高剂量 的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞,抽取其中的 分 子进行放射性自显影检测,结果如图所示。下列推测正确的是( ) ACD A.复制起始区在低放射性区域 B. 复制为半保留复制 C. 复制从起始点向两个方向延伸 D. 由低剂量转为高剂量的时间间隔对结果影响 较大 17 [解析] 据图可以推测，开始时将大肠杆菌放在含低剂量 标记的脱氧胸苷的培养基 中，故大肠杆菌 的复制起始区在低放射性区域，中间为低放射性区域，两边为高 放射性区域，说明 复制从起始点向两个方向延伸，故复制的方向是 ， ，A、C两项正确；放射性自显影检测无法得出 复制为半保留复制，B项错 误； 由低剂量转为高剂量的时间间隔太长可能使整个 分子都是低放射性， 影响较大，D项正确。 18 对点演练2 [2023·江苏苏州高一期末]（多选）如图是真核细 胞中染色体 复制的电镜照片。下列叙述错误的有( ) BC A. 独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板 B.图示过程发生在分裂间期,以核糖核苷酸为原料 C. 分子从多个复制原点同时开始进行双向复制 D.真核细胞内 复制需要解旋酶和 聚合酶 19 [解析] 独特的双螺旋结构为 分子复制提供了精确的模板，碱基互补配对保证了 分子复制的精确性，A项正确；图示过程表示 分子复制，发生在分裂间期，以脱氧核苷酸为原料，B项错误； 分子复制具有多起点，但据图可知，复制泡大小不同，说明多个复制原点不是同时开始进行复制的，C项错误；真核细胞内 复制需要解旋酶（破坏氢键，打开 双链）和 聚合酶（催化单个的脱氧核苷酸连接到正在形成的 分子上），D项正确。 20 对点演练3 [2023·江苏宿迁高一期中]大肠杆菌 呈环 状,下图表示其复制过程。请据图回答下列问题。 （1） 环状 分子中每个磷酸基团连接___个脱氧核糖, 基因的特异性是由__________________________________ ___决定。 2 脱氧核苷酸或（或碱基对）的排列顺序 （2） 复制原点是 分子中复制起始的一段序列,该序列中 含量很高,有利于 复制起始时的解旋,原因是_______________________________。 （3） 图中酶1表示________,作用时需要由____________________直接供能。酶2表示 ____________,它催化 子链的延伸。 A与 之间的氢键数量少,容易打开 解旋酶 （腺苷三磷酸） 聚合酶 21 （4） 大肠杆菌 的复制属于___。 B A.单起点连续复制 B.单起点半不连续复制 C.多起点连续复制 D.多起点半不连续复制 （5） 科学家为探究 的复制方式,利用大肠杆菌设计了如下图所示的实验。 22 ① 该实验采用的研究方法有__________________________。 ② 要证明 复制的方式为半保留复制,应记录并比较离心后试管____（填“ ”“ ”或“ ”）中 带的位置。 ③ 若已证明 是半保留复制,则大肠杆菌转移到 培养液中增殖三代后,含 的 分子占____%。 同位素标记、密度梯度离心 25 23 要点二 与DNA分子复制有关的计算 假设将一个全部被 标记的双链 分子（亲代）转移到含 的培养液中培养 代,结果如下： 24 从图中可以得到如下规律： （1）子 代的 分子数 ① 分子总数为 个。 ②含 的 分子数为2个。 ③含 的 分子数为 个。 ④只含 的 分子数为0个。 ⑤只含 的 分子数为 个。 25 （2）脱氧核苷酸链数 ①子代 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 条。 （3）消耗的脱氧核苷酸数 ①若一亲代 分子含有某种脱氧核苷酸 个,经过 次复制需消耗游离的该脱氧核 苷酸数为 个。 ②若一亲代 分子含有某种脱氧核苷酸 个,在第 次复制时,需消耗游离的该脱氧 核苷酸数为 个。 26 例2 [2023·江苏镇江丹阳高一质量检测]用 标记含有200个碱基对的 分子,其中 有胞嘧啶90个,该 分子在 的培养基中连续复制5次,其结果不可能是( ) B A.含有 的 分子占 B.含有 的 分子占 C.复制5次共需要腺嘌呤脱氧核苷酸3 410个 D.第5次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸1 760个 27 [解析] 由于 分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代 各含1条 链，1条 链，其余 都只含 ， 复制5次后产生的子代 的数目为 ， 子代 含 的 所占的比例为 ，含有 的 分子占比为1，A项正确，B项错误；含有200个碱基对即400个碱基的 分子，其中有胞嘧啶90个， 个，解得 个，故复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸 个，第5次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸 个，C、D两项正确。 28 对点演练4 [2023·山东济南高一期中]科研工作者用含 的培养 液培养某细菌若干代,获得亲代 分子。然后将其转移至含 的培养液中培养,一段时间后进行离心,相关分析如图所示。下列 有关说法正确的是( ) C A.第2代的 分子离心后,试管中会出现一条中带,一条重带 B.子代 中,两条链均含有 的 分子有 个 C.该实验用到的技术有同位素标记技术和密度梯度离心技术 D.通过该实验证明了子代 的双链都是新合成的 29 [解析] 第2代的 分子共4个，其中两个为 ，另外两个为 ，试管中出现一条中带，一条轻带，A项错误；由于 为半保留复制，子代 中，不存在两条链均含有 的 分子，B项错误；该实验用同位素 、 标记 ，并用密度梯度离心技术检测子代 的组成，C项正确；通过该实验证明了子代 的双链一条来自亲代 ，一条为新合成的，D项错误。 30 对点演练5 [2023·江苏扬州高一期中]假设一个双链均被 标记的噬菌体 由5 0 00个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的 。用这个噬菌体侵染只含 的大肠杆 菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( ) C A.该过程至少需要 个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 C.含 与只含 的子代噬菌体的比例为 D.用含 标记的噬菌体侵染细菌,离心后上清液中具有较强的放射性 31 [解析] 腺嘌呤 ，由于 总碱基数，故 ，则该过程至少需要 个鸟嘌呤脱氧核苷 酸，A项错误；噬菌体增殖需要细菌提供原料和酶等，但模板是噬菌体的 ，B项 错误；由于释放出的100个子代噬菌体中，含 的有2个，只含 的子代噬菌体有9 8个，所以二者比例为 ，C项正确；用含 标记的噬菌体侵染未标记的细菌， 其中被 标记的是噬菌体的 分子，侵染过程中进入细菌细胞的是噬菌体的 ，而子代噬菌体在离心后主要分布在沉淀物中，因此上清液中不会具有较强的放 射性，D项错误。 32 网络构建 33 $$