第3章 第3节 DNA 的复制（讲义word）-【大鹏生物】2024-2025学年高中生物同步课讲义必修2 遗传与进化

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 [教材梳理] 1.对DNA复制的推测 (1)半保留复制 ①提出者：沃森和克里克。 ②观点：DNA复制方式为半保留复制。 ③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根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。 ④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 (2)全保留复制 概念：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 2.DNA半保留复制的实验证据 (1)实验方法：同位素标记技术和离心技术。 (2)实验原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。 (3)实验假设：DNA分子以半保留的方式复制。 (4)实验结果预期：离心后应出现三条DNA带。 ①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。 ②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。 ③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。 (5)实验过程 (6)结果分析 ①立即取出：提取DNA→离心→全部是重带。 ②细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→全部是中带。 ③细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→1/2位于中带、1/2位于轻带。 (7)实验结论：DNA复制是以半保留的方式进行的。 [核心探讨] 探讨点　DNA半保留复制的实验设计 科学家在研究DNA的复制方式时，提出了两种复制模式：全保留复制和半保留复制(如图所示)：请据图回答问题： (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复制的方式为全保留复制，上述实验结果会是怎样？ 提示　 ①亲代大肠杆菌：提取DNA→离心→全部是重带。 ②繁殖一代后取出：提取DNA→离心→1/2重带、1/2轻带。 ③繁殖两代后取出：提取DNA→离心→1/4重带、3/4轻带。 题组一　DNA半保留复制的实验证据 1.细菌在含15NH4Cl的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再移入含14NH4Cl的培养基中培养，抽取其子代的DNA经离心分离，如图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 2.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( ) 3.下列有关“证明DNA半保留复制的实验”的叙述，正确的是( ) A.培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架 B.通过对第二代大肠杆菌DNA的离心，得出DNA复制的特点为半保留复制 C.将含14N/14N—DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N D.将含15N/15N—DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行离心，离心管中将只出现1个条带 二、DNA复制的过程 [教材梳理] 1.DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 2.发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，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.准确复制的原因 (1)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。 (2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 7.意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。 [核心探讨] 探讨点　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，结果如下： 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2个。 ③含14N的DNA分子数为2n个。 ④只含15N的DNA分子数为0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＝2n＋1条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝2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m·(2n－1)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m·2n－1个。 [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 (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。 题组二　DNA复制的过程 4.体外进行DNA复制的实验，向试管中加入有关的酶、四种脱氧核苷酸和ATP，37 ℃下保温。下列叙述中，正确的是( ) A.能生成DNA，DNA的碱基比例与四种脱氧核苷酸的比例一致 B.不能生成DNA，因为缺少DNA模板 C.能生成DNA，DNA的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联 D.不能生成DNA，因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件 5.下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ） A.DNA在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸 B.有丝分裂前期细胞核中能进行DNA的复制 C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D.复制结束后，每个新DNA中含有一条母链和一条子链 6.DNA一般能准确复制，其原因是（ ） ①DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板　 ②DNA复制发生于细胞分裂前的间期　 ③碱基互补配对是严格的　 ④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同 A.②④ B.②③ C.①④ D.①③ 7.DNA分子片段复制情况如图所示，图中a、b、c、d均表示脱氧核苷酸链的片段。下列说法错误的是（ ） 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＋G)/(T＋C)的值与d中(A＋G)/(T＋C)的值一般不相同 D.a中(A＋T)/(G＋C)的值与b中(A＋T)/(G＋C)的值相同 8.真核细胞中DNA复制如图所示，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和精确的模板 [综合强化] 9.一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是（ ） A.该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个 B.第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 C.复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7 D.复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶3 10.DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)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U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是（ ） A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶 11.某DNA分子含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。若该DNA分子用含15N标记的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到结果如图甲；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到结果如图乙。下列有关分析正确的是（ ） A.X层全部是仅含14N的DNA分子 B.W层中含15N标记的胞嘧啶脱氧核苷酸有6 300个 C.X层中含有的氢键数是Y层的1/3 D.W层与Z层的脱氧核苷酸数之比为4∶1 12.用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9小时，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是（ ） A.32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质 B.子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性 C.DNA具有放射性的子代噬菌体占1/32 D.噬菌体繁殖一代的时间约为1小时 13.如图为真核细胞DNA复制过程示意图。据图分析，下列相关叙述错误的是（ ） A.由图示得知，子链是沿着一定方向延伸的 B.合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的 C.细胞内的DNA复制场所有细胞核、叶绿体、线粒体 D.解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP 14.仔细阅读图一和图二，据图回答问题： (1)图中④表示的中文名称是___________________；⑨表示______。 (2)图二所示的过程叫______________。 (3)若用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在释放出来的300个子代噬菌体中，含有32P的噬菌体占总数的________。 (4)图二中的亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则该DNA经过n次复制后，发生差错的DNA分子数占____(填字母)。 [本讲小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$