3.3DNA的复制期末复习讲义-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第3章 基因的本质 必修二第三章期末复习 第一部分：知识梳理 3.3 DNA的复制 一、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复制的方式为 半保留复制 。 (3)假说的内容 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 DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是 新合成 的。 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：假说—演绎法。 3．实验技术： 同位素标记 技术和密度梯度离心技术。 4．实验原理：15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度 大 ，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。 5．实验过程 ①用含 15NH4Cl 的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的DNA几乎都是 15N 标记的。 ②将大肠杆菌转移到含有 14NH4Cl 的普通培养液中。 ③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。 ④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。 6．实验预期 1．实验结论：DNA的复制是以 半保留 的方式进行的。 2．如果是全保留复制，出现的应该都是轻带和重带 3．第二个试管的结果证明了DNA以半保留的方式进行复制的 三、DNA复制的过程 1．DNA复制的概念：以 亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。 2．时间：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 场所：真核生物主要是细胞核，叶绿体、线粒体。原核生物主要是拟核，细胞质（质粒）。病毒：在活的宿主细胞内。 时间：细胞分裂前的间期 模板：DNA两条链 原料：4种脱氧核苷酸 能：ATP 酶:DNA聚合酶、解旋酶、DNA连接酶 产物:两个DNA分子 特点：边解旋边复制 ，半保留复制 方向:子链5’-3’, 母链3’-5’ 4．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。 5．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。 注意： 1.解旋酶作用于氢键，使氢键断裂，但氢键的形成不需要酶的催化 2.DNA聚合酶连接单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，DNA连接酶的作用是连接DNA片段之间的磷酸二酯键 3.两个子代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第二次分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中 4.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，右图DNA是从其最右边开始复制的，提高了DNA复制的效率。 第二部分：方法论 1.与DNA复制相关的计算 某DNA分子中，含有p个碱基对，其中腺嘌呤有q个，将该DNA分子用15N标记，其复制所需原料含14N，其连续复制n次。过程如图所示。 (1) DNA分子数 子代DNA分子数为2n 含15N的DNA分子数2 含14N的DNA分子数2n 只含14N的DNA分子数2n－2 (2) 脱氧核苷酸链数 子代DNA中脱氧核苷酸链数2n+1 含15N的脱氧核苷酸链数2 含14N的脱氧核苷酸链数2n+1－2 (3) 消耗脱氧核苷酸数 消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸数(2n－1)q 消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数(2n－1)(p－q) 【例1】　用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖4代，a、b、c为3种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如图所示，这3种DNA分子的比例正确的是( D ) 【例2】　用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养液中连续复制5次。下列有关判断错误的是( C ) A． 含有15N的DNA分子有2个 B． 只含有14N的DNA分子占15/16 C． 复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸1280个 D． 第5次复制时需腺嘌呤脱氧核苷酸640个 2.DNA的半不连续复制 DNA半保留复制时，DNA的两条链都能作为模板，同时合成两条新的互补链。DNA的两条链是反向平行的，但是，生物体内所有已知的DNA聚合酶只能催化5′→3′方向的延伸。 DNA的半不连续复制模型（如图所示），以图中b链为模板时，最终合成的互补链实际上是由许多沿5′→3′方向合成的DNA片段连接起来的。 (1)前导链和后随链的复制特点 DNA复制过程中，当以a链为模板时，DNA聚合酶可以沿5′→3′方向连续合成新的互补链，这条新的互补链称为前导链。 当以b链为模板时，DNA聚合酶也是沿5′→3′方向合成新链片段，但是与前导链的复制方向正好相反，待复制叉向前移动相应的距离后，DNA聚合酶又重复这一过程，随着复制叉的移动会形成许多不连续的片段，这些片段被称为冈崎片段，最后这些冈崎片段在DNA连接酶的作用下被连接成一条完整的子链，这条子链称为后随链。 在生物细胞中，这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制是普遍存在的，称为DNA分子的半不连续复制。 (2)复制起点和复制叉 复制是从DNA上的特定部位开始的，这一部位称为复制起点。复制起点一般A、T含量较高。因为A、T之间有2个氢键，G、C之间有3个氢键，解开A—T碱基对所需的能量比解开G—C碱基对所需的能量少。复制时，双链DNA在复制起点处打开，沿两条张开的单链模板合成DNA新链，尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两条子代双链DNA的交界处，称为复制叉。两个复制叉之间形成的空间称为复制泡。 【例3】　下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的是( D ) A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开 B．DNA分子的复制具有边解旋边复制的特点 C．DNA分子的复制需要DNA聚合酶 D．DNA的两条子链都是连续合成的 【例4】　研究发现，DNA复制始于DNA中的复制起点，即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白能识别富含A—T碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉（如图）。下列叙述错误的是( A ) A．复制开始时，酶X将DNA双螺旋的两条链解开 B．DNA复制在细胞分裂前的间期随染色体复制完成 C．前导链和后随链均按5′→3′方向合成 D．DNA解旋困难程度与A—T碱基对所占比例呈负相关 第三部分：小试牛刀 3.3 DNA的复制 1.下列关于细胞中DNA分子复制的叙述,正确的是(　　) A.DNA分子双螺旋结构全部解旋后才开始复制 B.DNA复制以脱氧核苷酸为原料,只发生在细胞核中 C.在真核生物中,DNA的复制可随着染色体的复制而完成 D.DNA复制合成的两条子链的碱基排列顺序相同 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,并提取DNA进行密度梯度离心,下列说法错误的是(　　) 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位于试管的上层 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的复制是半保留复制 3.真核细胞中DNA的复制过程如图所示,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都有一条脱氧核苷酸链来自亲代 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 4.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,该DNA分子中有胞嘧啶60个。若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,其结果可能是(　　) A.含有14N的DNA分子占100% B.复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个 C.含15N的脱氧核苷酸链占总链数的1/8 D.子代DNA分子中嘌呤数与嘧啶数之比是2∶3 5.某双链DNA分子共有碱基700个,其中一条链上(A+T)/(C+G)=2.5,该DNA分子复制2次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是(　　) A.300个 B.400个 C.600个 D.750个 6.某一个双链DNA分子中腺嘌呤有200个,复制n次后共消耗周围环境中腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为3 000个,则该DNA分子已经复制了几次(第几代)(　　) A.三次(第四代) B.四次(第五代) C.五次(第六代) D.六次(第七代) 7.若两条链都含32P的DNA的相对分子质量是M,两条链都不含32P的DNA的相对分子质量为N。现将含32P的DNA的细菌放在不含32P的培养基上让其分裂a次,则子代细菌的DNA的平均相对分子质量是0 A.[N(2a-2)+M]/2a B.[N(2a-1)+M]/2a C.[M(2a-2)+N]/2a D.[N(2a-1)+M]/(2a-2) 8. DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从已有片段的3'端开始延伸,所以DNA复制过程中需要一小段核苷酸单链作为引物先与模板链互补配对,如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.图示过程可发生在细胞分裂前的间期 B.经解旋酶作用于DNA后,引物才能与模板链结合 C.两条子链的延伸方向都是从5'端到3'端 D.由图示可知,引物1、2序列不同会导致以图中DNA为模板复制出的两个子代DNA不同 9.某DNA含有3 000个碱基,其中腺嘌呤占35%。若该DNA以含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6300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 10.为研究牛蛙细胞(2N=26)有丝分裂和减数分裂的特点,将牛蛙的甲、乙两个精原细胞置于含32P的培养液中培养,若甲连续进行两次有丝分裂、乙进行减数分裂,则下列分析错误的是(　　) A.甲分裂中期与乙第一次分裂中期的细胞中核DNA数目相同 B.乙产生的4个精子的细胞核中所含32P标记的DNA单链数相同 C.甲第二次分裂后期细胞中含有32P标记的染色体数为26条 D.乙第二次分裂后期细胞中含有32P标记的染色体数为26条 11.如图为真核生物DNA的结构模式图(图甲)及真核生物细胞中发生的相关生理过程示意图(图乙),请据图回答下列问题: (1)图甲为DNA的结构模式图,其基本骨架由　　　　　　和　　　　　　(填序号)交替连接构成,④为　　　　　　。 (2)从图乙可看出,该过程是从多个起点开始复制的,从而可　　　　复制速率;图中所示的酶为　　　　　　酶,作用于图甲中的　　　　(填序号)。 (3)若用1个含32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,培养一段时间后共释放出300个子代噬菌体,则其中含有32P标记的噬菌体所占的比例是　　　　。 (4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对,将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次,则每个子代DNA分子的相对分子质量比原来增加　　　　。 (5)若图乙中亲代DNA分子在复制时,一条链上的G变成了A,则该DNA分子经过n次复制后,发生差错的DNA分子占DNA分子总数的　　　　。 3.3 DNA的复制 参考答案 1.C 2.C　3.C　4.A　5.D　6.B　7.B　8.D　9.C 10.C　 11. (1)①　②　胞嘧啶脱氧核苷酸 (2)提高　解旋　⑨ (3)1/150 (4)100 (5)1/2 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $$