第3章 第3节 DNA的复制-【金版新学案】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

本高中生物学讲义聚焦DNA复制核心知识点，系统梳理半保留复制的实验证据（假说—演绎法、同位素标记与离心技术），复制过程（时期、解旋与复制步骤、边解旋边复制特点）及意义，构建以实验分析、过程图解、计算规律为支架的知识脉络。 资料以假说—演绎法为主线，通过实验拓展分析（如三种复制方式对比）、活动设计（引物作用、子链合成方向探讨）培养科学思维与探究实践能力，配套自我诊断、针对练及思维导图，课中辅助教师引导探究，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第3节　DNA的复制 [学习目标]　1.阐明运用假说—演绎法探究DNA的复制方式的实验过程。　2.阐明DNA通过半保留的方式进行复制。　3.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。 任务一　DNA半保留复制的实验证据 1．对DNA复制方式的推测——半保留复制 (1)提出者：沃森和克里克。 (2)假说内容 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 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，因此，这种复制方式称作半保留复制。 2．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：同位素标记技术。 (3)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。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。 15N没有放射性，是一种稳定同位素，不能通过检测放射性的方法对实验结果进行分析。　　 (4)实验过程 (5)实验结果 ①提取亲代DNA→离心→位置靠近试管底部。 ②繁殖一代后，提取DNA→离心→位置居中。 ③繁殖两代后，提取DNA→离心→1/2位置居中，1/2位置更靠上。 (6)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。 【自我诊断】 1．沃森和克里克证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。(×) 2．证明DNA半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技术。(√) 3．DNA半保留复制的证明过程使用了假说—演绎法。(√) 4．全保留复制的子代DNA的双链都是新合成的。(√) [活动1]　探究DNA复制方式实验的拓展分析 情境：除了半保留复制，科学家还曾提出DNA复制方式的另外两种假说：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)和分散复制(复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代DNA的每条链中)。三种方式如下图所示。 为探究DNA的复制方式，科学家利用大肠杆菌进行如下实验，请分析： (1)为什么不用放射性同位素(如14C)来标记DNA以探究其复制方式？(考查科学探究) 提示：无论双链DNA分子的一条链有放射性还是两条链都有放射性，整个DNA分子都有放射性，无法区分开来。 (2)通过比较试管②和①的结果，能否证明DNA复制为半保留复制？能否排除全保留复制？请说明判断理由。(考查科学思维) 提示：不能证明是半保留复制，因为分散复制也会出现相同的结果；能排除全保留复制，因为试管②只有一条中带。 (3)通过比较试管③和②的结果，能否证明DNA复制为半保留复制？请说明判断理由。(考查科学思维) 提示：能。如果是分散复制，试管③中应只出现一条带。 针对练1.(2025·河南濮阳期末)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述正确的是(　　) A．本活动运用了同位素标记技术和差速离心技术 B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的 C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N/14N－DNA D．实验结果无法说明DNA的复制是半保留复制 答案：C 解析：题意显示“培养大肠杆菌的唯一氮源是 ，C正确；实验结果说明了DNA分子的复制是半保留复制，D错误。 针对练2.(2025·河南信阳期中)研究人员将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养1小时后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链，然后进行离心，试管中出现两种条带(如图)。下列说法错误的是(　　) A．解开DNA双螺旋的实质是使碱基对之间的氢键断裂 B．根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式 C．由结果可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为20分钟 D．若让大肠杆菌繁殖四代，则条带1中的DNA单链所占比例减小 答案：B 解析：由于DNA解开了双螺旋，变成单链，因此无论DNA的复制方式是半保留复制还是全保留复制，均会出现题目中的条带数目和位置，B错误；由于14N单链∶15N单链＝1∶7，说明DNA复制了3次，由此可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为60÷3＝20分钟，C正确；若让大肠杆菌繁殖四代，产生子代DNA的数目为24＝16个，则条带1中的单链在所有DNA单链中占2/32＝1/16，比例减小，D正确。 任务二　DNA复制的过程 1．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。 2．过程 3．结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。 4．特点 (1)边解旋边复制：亲代DNA分子解开一段后就开始复制，而不是整个DNA分子都解旋后再复制 (2)半保留复制。 (教材P56“拓展应用”)真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100 bp/s，果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分，果蝇DNA上形成多个复制泡，这说明了什么问题？ 提示：果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。　　 5．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。 【自我诊断】 1．所有的真核细胞内都能进行DNA复制。(×) 2．真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中。(×) 3．在DNA复制过程中，解旋酶破坏的是氢键，不能将DNA水解为脱氧核苷酸。(√) 4．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。(√) 5．DNA复制时，双螺旋的两条链全部解开后，才开始子链的合成。(×) [活动2]　深入理解DNA复制的过程 情境：DNA聚合酶不能把单个的脱氧核苷酸直接合成单链，而是只能依靠模板链，在一个已有片段的末端连接上新的脱氧核苷酸，这个片段称为“引物”，通常是一段短的RNA序列。下图表示DNA复制过程，请据图分析思考： (1)据图可知，DNA聚合酶使两条子链从5′端到3′端，还是从3′端到5′端进行合成？(考查科学思维) 提示：从5′端到3′端进行。 (2)两条子链的合成过程有什么不同？(考查科学思维) 提示：一条子链是连续合成的，另一条子链是先合成一个个短的片段再连接成长链。 (3)DNA分子的哪些结构特点保证了其精确复制？复制过程是否绝对精确，不出差错？(考查批判性思维) 提示：DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对保证了复制能够准确地进行。但是复制过程也可能出现低频率的差错，发生碱基对错配或核苷酸的缺失等。 【归纳总结】 真、原核生物DNA复制的不同 (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。 针对练3.(2025·山东临沂期中)图甲、乙分别表示两种DNA复制模式图，箭头处表示复制起点。下列叙述错误的是(　　) A．小麦细胞中可以同时存在甲、乙两种方式 B．甲只有一个复制起点，而乙有多个复制起点同时开始复制 C．两者均从复制起点开始向两个方向进行复制 D．DNA复制发生在细胞分裂的间期 答案：B 解析：小麦细胞的线粒体中DNA为环状DNA复制是甲方式，核DNA复制是乙方式，A正确；根据图乙中复制泡的大小不同可知，DNA在不同起点处开始复制的时间可能不同，B错误；根据DNA的双向复制可知，两者均从复制起点开始向两个方向进行复制，C正确；DNA复制发生在细胞分裂的间期，D正确。 [活动3]　关于DNA复制的有关计算规律 材料：若将一个大肠杆菌的双链DNA分子均用15N标记，然后转移到只含14N的培养基中培养(复制)3代。请分析： (1)复制3次后，共产生多少个双链DNA分子？其中含有的DNA分子数分别是多少？ 提示：8个；2个；8个；6个。 (2)复制3次后，DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？ 提示：16条；2条；14条。 (3)若亲代DNA分子含有腺嘌呤脱氧核苷酸60个，则经过3次复制共需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？ 提示：420个． 【归纳总结】 　“图解法”分析DNA复制相关计算 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次(如上图)，则： (1)子代DNA 共2n个 (2)脱氧核苷酸链 共2n+1条 (3)若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个；第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n-1个。 针对练4.(2024·马鞍山期末)某双链DNA分子共有400个碱基对，一条单链上含有的鸟嘌呤和胞嘧啶的比例分别为20%和30%。若该DNA分子复制3次，下列有关说法错误的是(　　) A．该双链DNA分子中鸟嘌呤占20%，腺嘌呤占30% B．该DNA分子复制3次所需消耗的鸟嘌呤总数是1 400 C．该双链DNA分子复制一次需要解开1 000个氢键 D．第3次复制比第2次复制多消耗400个腺嘌呤 答案：A 解析：双链DNA分子共有400个碱基对，则每条单链含有400个碱基，因此该单链上G鸟嘌呤的个数为20%×400＝80个，C胞嘧啶的个数是30%×400＝120个，因为碱基G总是与碱基C相配对，则另一条单链上的C胞嘧啶为80个，G鸟嘌呤为120个，因此该双链DNA分子中鸟嘌呤共80＋120＝200个，占该DNA分子碱基总数的200/800＝25%，该DNA双链中C胞嘧啶总数＝G鸟嘌呤总数＝200，则该DNA分子双链中的A＋T总数为800－2×200＝400个，且A＝T，则可推知，A＝T＝200个，占双链DNA的200/800＝25%，A错误；该DNA片段复制3次形成的DNA分子数是23＝8个，相当于增加了7个DNA分子，且由A项详解可知，该DNA分子双链中共含G鸟嘌呤的数量为200个，因此该过程中需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子是200×7＝1 400个，B正确；由A项详解可知，该双链DNA共含C—G碱基对200个，A—T碱基对200个，每个C—G碱基对之间有3个氢键，每个A—T碱基对之间有2个氢键，因此总氢键数为200×3＋200×2＝1 000个，C正确；第1次复制完成后形成2个DNA分子，第2次复制完成后形成22＝4个DNA分子，第3次复制完成后形成23＝8个DNA分子，则第2次复制多形成4－2＝2个DNA分子，第3次复制多形成8－4＝4个DNA分子，第3次复制比第2次复制多形成2个DNA分子，每个DNA分子含200个腺嘌呤，因此第3次复制比第2次复制多消耗2×200＝400个腺嘌呤，D正确。 针对练5.(2025·辽宁联考)某DNA分子含2 000个碱基对，其中A＋T所占的比例为40%。将该DNA分子的一条链用15N标记，然后将其置于不含15N的培养基中复制n代。若该过程共消耗了8 400个培养基中的鸟嘌呤脱氧核苷酸，则全部子代DNA分子中含15N的DNA分子所占的比例为(　　) A．1/4 B．1/8　 C．1/16 D．1/32 答案：B 解析：某DNA分子含2 000个碱基对，其中A＋T所占的比例为40%，则G占30%，该DNA分子中的G＝2 000×2×30%＝1 200(个)。DNA复制n次共消耗8 400个鸟嘌呤脱氧核苷酸，则1 200×(2n－1)＝8 400，解得n＝3。因为DNA分子的一条链被15N标记，所以子代中含15N的DNA仅1个，因此全部子代DNA分子中含15N的DNA分子所占比例为1/23＝1/8，B正确。 思维导图 要语必背 1.DNA复制需要DNA两条链作为模板、游离的4种脱氧核苷酸为原料以及解旋酶、DNA聚合酶和能量等。 2.DNA复制的特点：边解旋边复制和半保留复制。 3.DNA分子准确复制的原因：独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 4.DNA复制的意义：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。 1．下列细胞结构中，不会发生DNA复制的是(　　) A．线粒体 B．核糖体 C．细胞核 D．叶绿体 答案：B 解析：线粒体、叶绿体和细胞核中都含有DNA，都能进行DNA复制，核糖体中不含DNA，不会发生DNA复制，B符合题意。 2．以DNA的一条链“—TAG—”为模板，经复制后的子链是(　　) A．“—TAG—” B．“—AUC—” C．“—ATC—” D．“—TUG—” 答案：C 解析：DNA分子复制时遵循严格的碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，故以DNA的一条链“—TAG—”为模板，经复制后的子链是“—ATC—”，C正确。 3．(2025·河南郑州期末)DNA的复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，下列有关这一过程的叙述错误的是(　　) A．真核生物的DNA复制发生在细胞分裂前的间期 B．解旋过程是一个需要酶催化的耗能过程 C．真核细胞中DNA复制和染色体复制是分别独立进行的 D．碱基互补配对原则保证了复制的准确性 答案：C 解析：真核生物的DNA复制发生在有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期，A正确；DNA分子的复制需要消耗能量且需要解旋酶解旋，B正确；染色体的主要成分是DNA和蛋白质，染色体是DNA的主要载体，真核细胞中DNA复制和染色体复制是同时进行的，C错误；双螺旋结构为DNA复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了复制的准确性，D正确。 4．(2024·福建泉州高一期末)大肠杆菌环状DNA(碱基数目为m)的复制过程如下图所示，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。下列叙述错误的是(　　) A．DNA聚合酶只能从5′端→3′端催化子链的延伸 B．该过程体现了DNA的解旋可以双向进行 C．合成的两条子链的嘌呤数目一定相同 D．该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键 答案：C 解析：DNA子链延伸的方向只能从子链的5′端到3′端，DNA子链延伸需要DNA聚合酶的催化，A正确；该DNA从起始点向两端解旋，有两个复制叉，并且边解旋边复制，B正确；合成的两条子链的碱基是互补的，两条子链全部碱基中的嘌呤数等于嘧啶数，C错误；大肠杆菌环状DNA的碱基数目为m，即含有m个脱氧核苷酸，环状DNA分子中磷酸二酯键的数目等于脱氧核苷酸的数目，因此该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键，D正确。 5．大肠杆菌的一个DNA片段由1 000个碱基组成，其一条链中T＋A的占比为40%。将大肠杆菌的DNA双链用15N标记，再转移到含14N的培养基中培养3代。下列叙述正确的是(　　) A．该DNA片段的另一条链中T＋A占60% B．该DNA片段中碱基A的数目为400个 C．含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例为3/4　 D．含15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4 答案：D 解析：DNA分子片段的一条链中T＋A占一条链的40%，根据碱基互补配对原则，另一条链中T＋A占另一条链也为40%，A错误；大肠杆菌的一个DNA片段由1 000个碱基组成，其一条链中T＋A的占比为40%，整个DNA分子中T＋A的占比也为40%，因此整个DNA分子中T＋A数目为1 000×40%＝400个，其中A＝T，因此该DNA分子中含有A的数目为200个，B错误；经3次复制后，得到8个DNA分子，8个子代DNA中2个DNA一条链含有15N，一条链含有14N，6个DNA两条链含有14N，故含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1，C错误；该DNA分子第3次复制后，8个子代DNA中有2个含有15N，占比1/4，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $