第3章 第3节 DNA的复制(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步练测（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第3章　 基因的本质 第3节　DNA的复制 [学习目标] 1.通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。 2.分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。 3.运用假说—演绎法，探究DNA半保留复制。 第3节　DNA的复制 [对应学生用书第64页] 一、对DNA复制的推测 1.半保留复制 （1）提出者： 　沃森和克里克　⁠。 沃森和克里克　 第3节　DNA的复制 （2）假说 ①解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 　氢键　⁠断裂。 ②复制：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。 （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　⁠。 氢键　 两条单链　 碱基互 补配对　 氢键　 半保留复制　 第3节　DNA的复制 2.全保留复制 　　DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。一个DNA分子复制的结果是得到一个 　子代DNA　⁠，一个 　亲代DNA　⁠。 子代DNA　 亲代DNA　 第3节　DNA的复制 二、DNA半保留复制的实验证据 1.实验材料： 　大肠杆菌　⁠。 2.实验方法：运用 　同位素标记　⁠技术。 3.实验过程 大肠杆菌　 同位素标记　 第3节　DNA的复制 第3节　DNA的复制 4.实验结果 （1）复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含 　15N　⁠，DNA分子密度居中。 （2）复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子的双链均含 　14N　⁠，另两个DNA分子中一条链含 　15N　⁠，另一条链含14N。 5.实验结论：DNA的复制方式为 　半保留复制　⁠。 15N　 14N　 15N　 半保留复制　 第3节　DNA的复制 三、DNA复制的过程 1.概念：以 　亲代DNA　⁠为模板合成 　子代DNA　⁠的过程。 2.发生时间：细胞分裂前的 　间期　⁠（在真核生物中）。 3.场所 （1）真核生物：主要在 　细胞核　⁠内， 　线粒体　⁠和 　叶绿体　⁠内也可以进行。 （2）原核生物：主要在 　拟核　⁠。 （3）DNA病毒：活的宿主细胞内。 亲代DNA　 子代DNA　 间期　 细胞核　 线粒体　 叶绿体　 拟核　 第3节　DNA的复制 4.复制过程 碱基互补配对 双螺旋结构 能量 解旋酶 解开 母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 第3节　DNA的复制 6.特点 （1） 　边解旋边复制　⁠。 （2） 　半保留　⁠复制。 7.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。 8.意义：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　⁠。 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　 连续性　 5.结果：形成两个 　完全相同　⁠的DNA分子。 完全相同　 第3节　DNA的复制 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （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。 （ ） × × 第3节　DNA的复制 （5）DNA复制方式的探究运用了假说—演绎法。 （　√　） （6）DNA复制方式的探究应用了同位素标记技术和离心技术。 （　√　） √ √ 第3节　DNA的复制 [对应学生用书第65页] 知识点一　探究DNA分子复制的实验证据 　　阅读教材第54页“思考·讨论”内容，思考并回答以下问题。 （1）实验假设：DNA以 　　　　⁠的方式复制。  （2）实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA的密度 　　　　⁠。  第3节　DNA的复制 （3）实验过程： 用含有 　　　　⁠的培养液培养大肠杆菌，标记大肠杆菌的DNA→将大肠杆菌转移到含有 　　　　⁠的培养液中→不同时刻收集大肠杆菌并提取 　　　　⁠，将提取的DNA进行离心处理。  （4）演绎推理：假设DNA复制方式是半保留复制，预期实验结果。 ①立即取出，提取DNA，离心，获得 　　　　⁠。  ②繁殖一代，提取DNA，离心，获得 　　　　⁠。  ③繁殖二代，提取DNA，离心，获得 　　　　　　　　　　　⁠。  第3节　DNA的复制 ①提取亲代DNA→离心→位置靠近试管 　　　　⁠。  ②繁殖一代后，提取DNA→离心→位置 　　　　⁠。  ③繁殖二代后，提取DNA→离心→1/2位置 　　　　⁠，1/2位置 　　　　⁠。  （6）实验结论： 实验结果和假设DNA复制方式是半保留复制的预期结果一致，说明DNA的复制是以 　　　　⁠的方式进行的。  （7）若将第三代大肠杆菌的DNA提取后进行离心，则靠近试管底部、位置居中和靠近试管的上部的DNA数之比为 　　　　⁠。  （5）实验结果： 第3节　DNA的复制 ①立即取出，提取DNA，离心，获得 15N/15N－DNA。 ②繁殖一代，提取DNA，离心，获得 　　　　⁠。  ③繁殖二代，提取DNA，离心，获得 　　　　⁠。  提示：（1）半保留　（2）居中　（3）15NH4Cl　14NH4Cl　DNA　（4）①15N/15N－DNA　②15N/14N－DNA　③15N/14N－DNA和14N/14N－DNA （5）①底部　②居中　③居中　更靠上　（6）半保留　（7）0∶2∶6　（8）②15N/15N－DNA和14N/14N－DNA　③15N/15N－DNA和14N/14N－DNA （5）①底部　②居中 ③居中　更靠上　（6）半保留 （7）0∶2∶6　（8）② 15N/15N－DNA和14N/14N－DNA　③15N/15N－DNA和14N/14N－DNA （8）假设DNA复制方式是全保留复制，预期实验结果： 第3节　DNA的复制 　试管中三个条带分析 重带：两条链均只含15N。即此DNA中两条链均为亲代链。 中带：一条链中只含14N，另一条链中含15N。即此子代DNA中只含有一条初始亲代链。 轻带：两条链均只含14N。即此子代DNA中不含亲代链。 第3节　DNA的复制 1.在氮源为14N或15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA（对照）或15N—DNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用离心方法分离得到的结果如图所示，下列说法不正确的是（　　） A.根据实验结果可推测第Ⅰ代细菌DNA分子中一条链含15N，一条链含14N B.该实验采用了同位素标记法和密度梯度离心法对DNA分子进行标记和分离 C.该实验证明DNA复制的方式是半保留复制 D.将亲代大肠杆菌继续在含14N的培养基上繁殖至第Ⅲ代，离心结果与第Ⅱ代完全相同 第3节　DNA的复制 解析　由第Ⅱ代实验结果为1/2轻带、1/2中带可知，DNA复制的方式为半保留复制，进而推出第Ⅲ代的离心结果为1/4中带、3/4轻带。 答案　D 第3节　DNA的复制 2.某学习小组以某种细菌（大约20 min分裂一次）为材料探究了DNA的复制方式（半保留复制或全保留复制），实验结果如图所示，下列说法错误的是（　　） A.若实验三的结果只出现重带和轻带，则DNA的复制方式为全保留复制 B.若将实验三得到的DNA解旋后再离心，根据其结果无法判断DNA的复制方式 C.若实验四的结果只出现中带和重带，则DNA的复制方式为半保留复制 D.若将实验四的培养时间改为60 min，密度带的数量和位置不变，则DNA的复制方式为全保留复制 第3节　DNA的复制 解析　实验一和实验二起对照作用，实验三对得出结论起关键作用。若实验三的离心结果为DNA1/2位于重带、1/2位于轻带位置，则是全保留复制。若DNA全位于中带位置，则是半保留复制，A正确；将实验三得到的DNA双链分开后再离心，无论何种复制方式，得到的结果均为1/2轻带、1/2重带，B正确；若实验四的结果为只出现中带和重带，则DNA的复制方式为半保留复制，C正确；若将实验四的培养时间改为60 min，无论何种复制方式，离心后密度带的数量和位置都不发生变化，D错误。 答案　D 第3节　DNA的复制 知识点二　DNA分子复制的过程及相关计算 　　如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图回答相关问题： 第3节　DNA的复制 （1）据图可知，DNA聚合酶使两条子链从 　　　　⁠端到 　　　　⁠端进行合成。  提示：5'　3' （2）合成的两条子链间碱基排列顺序是 　　　　⁠的。  提示：互补 （3）DNA复制过程中，解旋酶的作用是 　　　　⁠；  DNA聚合酶的作用是 　　　　⁠。  提示：将DNA双螺旋的两条链解开　将单个的脱氧核苷酸连接到3'端 第3节　DNA的复制 （4）如果将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培养基中培养，复制2次后，含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA单链、含14N的DNA单链各是多少？ 提示：含15N的DNA有2个，含14N的DNA有4个，含15N的DNA单链有2条，含14N的DNA单链有6条。 （5）DNA分子复制具有准确性，那么在任何情况下，DNA分子复制产生的子代DNA分子与亲代DNA分子都完全相同吗？为什么？ 提示：不一定。DNA分子复制时，会受到各种因素的干扰，碱基序列可能会发生改变，从而使子代DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。 第3节　DNA的复制 1.关于DNA复制的深度剖析 （1）DNA复制的场所主要在细胞核（凡是细胞内有DNA的地方均可复制）。 真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。 原核生物：拟核、细胞质（如质粒的复制）。 病毒：宿主细胞内。 （2）真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：在体细胞中发生在有丝分裂前的间期；在有性生殖过程中发生在减数分裂前的间期。 第3节　DNA的复制 （3）复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。 ①解旋酶的作用是破坏碱基对间的氢键。 ②DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到3'端。 ③DNA连接酶的作用是将两条DNA链连接起来。 （4）两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。 第3节　DNA的复制 ①DNA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，保证了复制能准确无误地进行。 （5）DNA能准确复制的原因（从DNA的结构角度分析）： 第3节　DNA的复制 2.DNA复制中的相关计算（以一个亲代DNA分子为例） （1）DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n； ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2； ③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝2n－2。 （2）脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1； ②亲代脱氧核苷酸链数＝2； ③新合成的脱氧核苷酸链数＝2n＋1－2。 第3节　DNA的复制 （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次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个； ②进行第n次复制需消耗该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·（2n－2n－1）＝m·2n－1个。 第3节　DNA的复制 3.如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是（　　） A.酶①和酶②均作用于氢键 B.该过程的模板链是a、d链 C.该过程只能发生在细胞有丝分裂前的间期 D.DNA复制的特点有半保留复制和边解旋边复制 第3节　DNA的复制 解析　图中酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；该过程a、b链为模板链，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，B错误；在真核细胞中，DNA复制发生在细胞有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期，C错误；DNA复制的特点有半保留复制和边解旋边复制，D正确。 答案　D 第3节　DNA的复制 4.用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是（　　） A.含有15N的DNA分子占1/8 B.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个 C.含有14N的DNA分子占7/8 D.复制结果共产生16个DNA分子 第3节　DNA的复制 解析　DNA连续复制4次，形成16个DNA分子，其中有2个含15N，所有的DNA分子都含14N，A正确，C错误，D正确；由题可知最初的DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸（200－60×2）/2＝40（个），复制4次，共需40×（24－1）＝600（个）腺嘌呤脱氧核苷酸，B正确。 答案　C 第3节　DNA的复制 ——素养发展　探究应用—— [情境] 冈崎假说 双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成，另一条子链不连续即先形成短链片段（如图1）。 第3节　DNA的复制 为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2s、7s、15s、30s、60s、120s后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小（分子越小离试管口距离越近），并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。 第3节　DNA的复制 第3节　DNA的复制 [探究] （1）以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是 　标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料　⁠。 （2）若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗 　5 200　⁠个胞嘧啶脱氧核苷酸，复制四次后含亲代脱氧核苷酸链的DNA有  　2　⁠个。  标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复 制提供原料　 5 200　 2　 第3节　DNA的复制 （3）图2中，与60 s结果相比，120 s结果中短链片段减少的原因是 　短链片段连接成长链片段　⁠。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是什么？ 　在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段　⁠。 短链片段连接成 长链片段　 在实验时间内细胞中 均能检测到较多的短链片段　 第3节　DNA的复制 第3节　DNA的复制 [对应学生用书第69页] 1.下列叙述中，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）证明DNA半保留复制的实验只能用同位素标记N。 （　×　） （2）在证明DNA半保留复制的实验中，从第一代开始细菌DNA分子中至少有一条链含14N。 （　√　） （3）DNA复制的时间在细胞分裂前的间期。 （　√　） × √ √ 第3节　DNA的复制 （4）DNA复制的场所在细胞核。 （　×　） （5）DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要能量。 （　×　） （6）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。 （　×　） × × × 第3节　DNA的复制 2.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（　　） A.所有大肠杆菌都含有15N B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2 C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4 D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8 第3节　DNA的复制 解析　子代大肠杆菌为8个，含有亲代DNA的大肠杆菌为2个，A错误；据A分析，含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4，B错误，C正确；子代共有DNA为8个，含有15N的为2个，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/4，D错误。 答案　C 第3节　DNA的复制 3.下列关于DNA复制的叙述，不正确的是 （　　） A.DNA复制时只有DNA的一条链能作模板 B.以4种游离的脱氧核苷酸为原料 C.DNA复制过程需要消耗能量 D.DNA分子的复制方式是半保留复制 解析　DNA复制时以DNA分子的两条链分别作模板，边解旋边复制。 答案　A 第3节　DNA的复制 4.如图为真核生物DNA复制过程示意图，有关分析错误的是 （　　） A.DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点 B.DNA复制时两条子链的延伸方向相同 C.DNA不同起点的复制是不同步进行的 D.多起点双向复制提高了DNA的合成速率 解析　DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点，A正确；据图分析，DNA复制时两条子链的延伸方向相反，B错误；DNA不同起点的复制是不同步进行的，题图中左边先复制，右边后复制，C正确；多起点双向复制提高了DNA的合成速率，D正确。 答案　B 第3节　DNA的复制 5.如图甲是DNA分子局部组成示意图，图乙表示DNA分子复制的过程。请回答以下问题： （1）图甲中有 　　　　⁠种碱基，有 　　　　⁠个游离的磷酸基团。两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过 　　　　⁠相连。  第3节　DNA的复制 （2）图乙过程在真核细胞与原核细胞中进行的主要场所分别是 　　　　⁠和 　　　　⁠。  （3）图乙的DNA分子复制过程中所需的原料是 　　　　　　　　　　　　⁠。  （4）由图可知，随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断地延伸，这说明DNA分子复制具有 　　　　⁠的特点。  （5）已知某DNA分子共含1 000个碱基对、2 400个氢键，则该DNA分子中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸 　　　　⁠个；若将其复制4次，共需腺嘌呤脱氧核苷酸 　　　　⁠个。  第3节　DNA的复制 解析　（1）图甲中有A、T、C、G共4种碱基，每一条DNA单链上有1个游离的磷酸基团，所以共有2个游离的磷酸基团；两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过氢键相连，而同一条脱氧核苷酸链中相邻的碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。（2）图乙表示DNA分子复制过程，在真核细胞中进行的主要场所是细胞核，在原核细胞中进行的主要场所是拟核。（3）图乙的DNA分子复制过程，所需的原料是4种脱氧核苷酸。（4）图示说明DNA复制具有边解旋边复制的特点。（5）设鸟嘌呤G的含量为x个，腺嘌呤A的含量为y个，则x＋y＝1 000，3x＋2y＝2 400，解得x为400，y为600，即鸟嘌呤脱氧核苷酸为400个；复制4次，形成16个子代DNA，但其中由亲代保留的两条链不需要原料，所以需要原料合成的只有15个DNA，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸为15×600＝9 000个。 答案　（1）4　2　氢键　（2）细胞核　拟核　（3）4种脱氧核苷酸　（4）边解旋边复制　（5）400　9 000 第3节　DNA的复制 $$