第3章 第3节 DNA通过复制传递遗传信息-【新课程学案】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化配套课件PPT（浙科版）

第三节　DNA通过复制传递 遗传信息 |学|习|目|标| 1.阐明DNA分子复制过程、特点和意义。 2.通过探究DNA的复制过程，尝试运用证据解释现象，学会运用证据解释原理的科学思维方法。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 融通关键能力 课时跟踪检测 目录 [四层]学习内容3·4 浸润学科素养和核心价值 [四层]学习内容1 落实必备知识 主干知识梳理 一、DNA通过半保留方式进行复制 1.DNA的复制:是指产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。 2.探究DNA的复制过程 (1)方法步骤 15NH4Cl 密度梯度 14NH4Cl 下部 上部 一 两 (2)实验结果:完成一次细胞分裂的细菌DNA,离心后条带分布于离心管的_______,完成两次细胞分裂的细菌DNA,离心后条带分布于离心管的_____________。 (3)结论:实验证明新合成的双链DNA分子中,有一条链来自_________,另一条链则是__________。DNA复制是一种_________的复制机制。 中部 中部和上部 亲代DNA 新合成的 半保留 3.对DNA复制的认识 (1)沃森和克里克的假设 DNA复制时______________________断裂,两条链解开并彼此分离。然后,_______________ 作为模板,按照_________________原则在其上形成一条新的互补链。结果得到_______________的DNA分子。 碱基对之间的氢键 每条链都可以 碱基互补配对 两个完全相同 (2)DNA的复制过程 解旋酶 氢键 复制 碱基互补配对 磷酸二酯键 DNA聚合 双螺旋 (3)DNA复制的特点及条件 项目 内容 时间 有丝分裂的______或减数第一次分裂前的______ 场所 _________、线粒体、叶绿体 特点 _______________ 方式 _________复制 条件 ①模板:亲代DNA的_________;②原料:四种脱氧核苷酸;③酶:解旋酶和_____________等;④能量:由ATP供能 间期 间期 细胞核 边解旋边复制 半保留 两条链 DNA聚合酶 二、DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础 1.DNA复制保证了多细胞生物体的每个体细胞都携带________________。 2.通过DNA复制,亲代的遗传信息由生殖细胞(配子)传递给子代,保持了前后代___________________。 相同的遗传信息 遗传信息的连续性 [预习效果自评] 1.判断下列叙述的正误 (1)DNA复制形成的两个DNA分子，一个是原来的，一个是新形成的。 ( ) × 提示:DNA分子复制是半保留复制，新合成的双链DNA分子中，一条链来自亲代DNA，另一条则是新合成的。 (2)15N标记的DNA分子，在14N作为唯一氮源的培养液中复制一次后的DNA分子经密度梯度离心，在离心管中只形成一个条带。 ( ) (3)DNA聚合酶能使DNA分子中的氢键断裂，催化复制。 ( ) √ × 提示:DNA复制时，使DNA分子中氢键断裂的酶是解旋酶。 (4)DNA分子复制时，两条链全部解开作为模板，合成新链。 ( ) (5)1个DNA分子经过4次复制形成16个DNA分子，其中含有最初DNA母链的DNA分子有8个。 ( ) × × 提示:DNA分子复制时，两条链不是全部解开，而是边解旋边复制。 提示:1个DNA分子经过4次复制形成16个DNA分子，其中含有最初DNA母链的DNA分子有2个。 2.请将DNA复制过程的同位素示踪实验的示意图补充完整 15N­15N­DNA　 15N­14N­DNA 14N­14N­DNA 15N­14N­DNA 3.思考题 (1)阅读教材第67页“小资料”，作为DNA半保留复制的染色体证据，用姬姆萨染色要根据观察第二个周期细胞中染色单体色差进行判断。为什么不用第一个周期的呢? (2)探究DNA复制方式的实验中，除了用15N标记外，还有其他标记元素吗? 提示:第一个周期DNA复制一次，以半保留方式复制的DNA分子完全一样，姬姆萨染色后不会出现色差。 提示:DNA分子含有的元素都可以标记，如3H、32P等。 一、知识体系建一建 [精要内容把握] 二、核心语句背一背 1.独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则决定了DNA精确复制的机制。 2.DNA复制过程是一个边解旋边复制的过程。新合成的双链DNA分子中，有一条链是来自亲代的DNA，另一条链则是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。 3.DNA复制保证了多细胞生物体的每个体细胞都携带相同的遗传信息。通过DNA复制，亲代的遗传信息由生殖细胞(配子)传递给子代，保持了前后代遗传信息的连续性。 [四层]学习内容2 融通关键能力 任务驱动 提能点(一)　DNA的复制过程 起初人们并不能确定DNA的复制方式是半保留复制还是全保留复制。科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果如表所示。 组别 1组 2组 3组 4组 培养液中唯一氮源 14NH4C1 15NH4C1 14NH4C1 14NH4C1 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并离心 离心结果 仅为轻带 (14N/14N) 仅为重带 (15N/15N) 仅为中带 (15N/14N) 1/2轻带 (14N/14N)， 1/2中带 (15N/14N) 续表 (1)在实验中，1组、2组起到什么作用? (2)若将3组子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果能不能判断DNA的复制方式是半保留复制还是全保留复制?为什么? 提示:对照作用。 提示:不能。若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，则两种复制方式离心的结果相同，无法判断是半保留还是全保留复制。 (3)若3组子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两种密度带，则它们形成的原因是什么? (4)综合分析本实验的DNA离心结果，说明DNA分子的复制方式是什么? 提示:若出现这种实验结果，则说明新合成的子链形成一个DNA分子，原来的母链重新恢复成一个DNA分子，即全保留复制。 提示:半保留复制。 生成认知 一、DNA复制方式的探究 1.实验材料:大肠杆菌。 2.实验方法:同位素示踪技术和密度梯度离心技术。 3.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密度居中。 4.实验假设:DNA以半保留的方式复制。 5.实验预期:离心后应出现3种DNA带。 重带 (密度最大) 两条链都为15N标记的亲代双链DNA 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 轻带 (密度最小) 两条链都为14N标记的子代双链DNA 6.实验过程 7.实验结果 (1)立即取出，提取DNA→离心→全部重带。 (2)繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。 (3)繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 8.实验结论:DNA的复制是以半保留方式进行的。 二、DNA分子的复制有关分析 时间 真核生物主要发生在细胞分裂间期 场所 真核生物主要是在细胞核，在叶绿体和线粒体中也能发生 条件 ①模板:解旋后的两条单链分别作模板； ②原料:四种游离的脱氧核苷酸； ③能量:细胞提供的能量(ATP)； ④酶:解旋酶、DNA聚合酶等 复制 过程 ①解旋:在解旋酶作用下，氢键断裂， 双螺旋逐渐解开； ②合成:分别以两条母链为模板，以游 离的脱氧核苷酸为原料，在酶的作用 下，根据碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链； ③螺旋化:子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构，构成子代DNA分子 复制 特点 ①过程特点:边解旋边复制； ②复制方式:半保留复制 续表 复制 基础 ①DNA的双螺旋结构，为复制提供了精确模板； ②碱基互补配对，保证复制能准确进行 意义 ①遗传:DNA分子复制，使遗传信息从亲代传递给子代，从而确保了遗传信息的连续性； ②变异:复制出现差错——基因突变 续表 [例1]　(2025·浙北G2联盟期中联考)下列有关DNA复制的说法，正确的是 (　　) A.DNA复制时只有一条链可以作为模板 B.DNA复制的原料是4种脱氧核苷酸 C.DNA复制的场所只有细胞核 D.DNA分子完全解旋后再复制 √ [解析]　DNA复制时以亲代DNA的两条链作为模板，A错误；DNA复制的原料是4种脱氧核苷酸，B正确；DNA复制的场所主要是细胞核，C错误；DNA分子是边解旋边复制的，D错误。 [例2]　科学家以大肠杆菌为实验材料，设计如下的实验:①在含15N的培养液中培养大肠杆菌若干代，使其DNA均被15N标记，在试管中离心结果如图Ⅰ；②转至含14N的培养液继续培养多代；③取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心处理。某生物小组绘制可能结果如图Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。下列有关叙述正确的是(　　) A.酵母菌比大肠杆菌更适合作为本实验的材料 B.图Ⅱ可表示转入含14N的培养液中繁殖的第二代 C.仅根据图Ⅱ和图Ⅳ的条带分布就能证明DNA复制的方式是半保留复制 D.将图Ⅳ对应时期的DNA样本加热后立刻离心，试管中条带数量不会发生变化 √ [解析]　大肠杆菌为原核生物，遗传物质简单，繁殖快，故相对于酵母菌，更适合作为本实验的材料，A错误。1个大肠杆菌DNA分子转入含l4N的培养液中繁殖的第二代，得到4个DNA分子，其中2个DNA分子的两条链均为14N，另外2个DNA分子一条链为14N，另一条链为15N，故图Ⅳ可表示转入含l4N的培养液中繁殖的第二代；将图Ⅳ对应时期的DNA样本加热后立刻离心，试管中条带数量不会发生变化，仍有2条，分别是14N和15N带，B错误，D正确。根据图Ⅰ、Ⅲ、ⅣDNA条带的位置能证明DNA复制的方式是半保留复制，C错误。 [易错提醒] 探究DNA复制方式实验中的几个注意点 (1)探究DNA复制的方式，采用的是同位素示踪技术和密度梯度离心技术，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。 (2)15N是14N的稳定性同位素，所以采用密度梯度离心的方法，根据离心管中DNA条带的位置判断DNA分子的两条链上元素组成差异，而不能通过检测放射性进行判断。 (3)子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。 (4)影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。 跟踪训练 1.女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 μm/min，但复制过程仅需40 min左右即可完成。这是因为DNA分子 (　　) A.边解旋边复制 B.复制起点多，分段进行复制 C.以半保留方式复制 D.一个复制点双向复制，使子链迅速延伸 √ 解析:由题意可知，长为36 mm的DNA分子进行复制，如果只从一个位点开始，需要的时间是36 000÷4=9 000 (min)，而实际仅需40 min就可完成，由此可推测该DNA分子复制时有多个起点，即多个起点同时分段复制。 2.DNA完成复制所需要的条件是 (　　) ①ATP　②游离的脱氧核苷酸　③酶　④DNA分子　 ⑤适宜的温度　⑥游离的核糖核苷酸 A.①②③④ B.②③④⑤⑥ C.①②④⑤ D.①②③④⑤ √ 解析:DNA分子复制时，以解开的两条链分别为模板链合成各自的子链；需要的原料是四种分别含有A、G、C、T碱基的脱氧核苷酸；复制过程需要在适宜的温度条件下，通过解旋酶和DNA聚合酶的催化；也需要消耗能量；游离的核糖核苷酸是合成RNA的原料，所以不需要。 3.科学家曾提出DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验(图2): 下列有关叙述正确的是 (　　) A.第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制 B.第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制 C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制 D.若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带 √ 解析:第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定不是全保留复制，可能为半保留复制或分散复制，A错误；若DNA复制方式为全保留复制，则第二代细菌DNA离心后，4个子代DNA分子中，1个为15N/15N，3个为14N/14N，会在试管中出现1条重带和1条轻带，与题图信息不符，B错误；结合第一代和第二代的离心结果，说明DNA复制方式是半保留复制，C错误；若DNA复制方式为半保留复制，继续培养至第三代，得到的8个子代DNA分子中，2个为15N/14N，6个为14N/14N，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。 任务驱动 提能点(二)　DNA分子复制中的特殊问题和相关计算 如图为某DNA分子片段，①~④表示对应的化学键或组成物质。假设该DNA分子中有5 000个碱基对，A+T占碱基总数的34%，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制了2次，形成4个DNA分子。据此回答以下问题: (1)复制时，解旋酶和DNA聚合酶作用的位点分别是图中哪个数字对应的部位? (2)该DNA分子中G占碱基总数的比例是多少? 提示:③和①。 提示:(1-34%)÷2=33%。 (3)该DNA分子复制两次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个? (4)子代中含15N的DNA分子占多少? 提示:DNA分子中A+T占碱基总数的34%，则C+G占66%，DNA分子中G=C=5 000×2×66%÷2=3 300(个)，该DNA分子复制两次相当于增加3个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸是3 300×3=9 900(个)。 提示:该DNA分子中的两条链一条含有15N，一条含有14N，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制两次形成的4个DNA分子中，只有一个含有15N，即占1/4。 生成认知 一、DNA分子复制中的特殊问题 1.一个DNA分子可以由多个复制起点同时(或先后)复制。下图中，从3个复制起点进行双向复制，明显提高了DNA分子复制的速率；图中的复制环大小不一，因此它们的复制时间有先后，右侧最早，左侧最晚。 2.体外也可以进行DNA复制，如利用PCR技术进行DNA体外扩增(见选择性必修3，不要求)。 二、DNA分子复制中的相关计算 DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有: 1.DNA分子数 ①子代DNA分子数=2n个； ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个； ③不含亲代DNA链的子代DNA分子数=(2n-2)个。 2.脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=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.DNA复制所需游离的脱氧核苷酸数 假设一个DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个: ①经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个； ②第n次复制需该脱氧核苷酸数=2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数-2n-1个DNA分子中该脱氧核苷酸数=m·2n-m·2n-1=m·(2n-2n-1)=m·2n-1。 [例1]　(2025·安吉高级中学测试)关于DNA分子的结构与复制的叙述，正确的是 (　　) A.1个含有m个腺嘌呤的DNA分子，第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为(2n-1)×m个 B.DNA双链被32P标记后在不含32P的环境中复制n次，子代DNA中含有32P标记的DNA所占比例为(1/2)n C.双链DNA分子中G+C占碱基总数的M%，那么每条DNA单链中G+C都占该链碱基总数的M% D.细胞内DNA双链均被32P标记后在不含32P的环境中进行连续2次有丝分裂，每个子细胞的染色体均有一半有标记 √ [解析]　含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制，增加了2n-1个DNA，每个DNA需要m个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么2n-1个DNA分子就需要2n-1×m个腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误；DNA分子的双链被32P标记，由于DNA复制为半保留复制，故在不含32P的环境中复制n次后，形成的2n个DNA分子中，只有2个DNA单链被32P标记， 故子代DNA中含有32P标记的DNA所占比例为2÷2n，即1/2n-1，B错误；由于DNA分子两条链上的碱基数量关系是G1=C2、C1=G2，双链DNA分子中G+C=G1+G2+C2+C1=2(G1+C1)=2(G2+C2)，故双链DNA分子中G+C所占的比例与每一条链上G+C所占的比例相等，C正确；细胞内全部DNA被32P标记后，在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，由于DNA复制为半保留复制，故第一次有丝分裂形成的子细胞的每条染色体都含有32P，但每条染色体上的DNA分子一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次有丝分裂间期复制后，每条染色体上只有1条染色单体含有32P标记，由于着丝粒断裂后姐妹染色体随机分向两极，故进行第二次有丝分裂形成的子细胞的染色体标记情况无法确定，D错误。 [例2]　(2025·浙江衢温5+1联盟期中联考) 如图为某DNA分子部分片段平面结构模式图， 下列叙述错误的是 (　　) A.DNA复制时是边解旋边复制 B.该DNA分子(A+T)/(G+C)的比值可体现其特异性 C.该DNA片段复制3次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸28个 D.将该DNA放在氮源只为15N的培养液中复制3代，子代含15N的DNA单链占全部DNA单链的7/8 √ [解析]　DNA复制时是边解旋边复制，方式为半保留复制，A正确；该DNA分子(A+T)/(G+C)的比值可体现其特异性，B正确；该DNA片段中含有4个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，复制3次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸为(23-1)×4=28(个)，C正确；将该DNA放在氮源只为15N的培养液中复制3代，子代中只有1条链含有14N，所以子代含15N的DNA单链占全部DNA单链的15/16，D错误。 [易错提醒] 解答DNA复制相关计算问题时的几个注意点 (1)将15N标记的DNA分子转移到含有14N的培养基中培养，无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。若复制n次，则含15N的DNA分子占总DNA分子数的比例为2/2n=1/2n-1。 (2)子代DNA分子的链中:总链数为2n×2=2n+1。含15N的链始终是2条，占总链数的比例为2/2n+1=1/2n。 (3)解题要看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。 跟踪训练 1.某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是 (　　) A.在第一次复制时，需要(m-A)个 B.在第二次复制时，需要2(m-A)个 C.在第n次复制时，需要2n-1(m-A)个 D.在n次复制过程中，总共需要2n(m-A)个 √ 解析:DNA分子复制一次，可产生2个DNA分子；由于每个DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸m-A个，所以复制一次时，需要(m-A)个胞嘧啶脱氧核苷酸，A正确；在第二次复制时，2个DNA分子会形成4个DNA分子，相当于形成2个新DNA，所以需要2(m-A)个胞嘧啶脱氧核苷酸，B正确；在第n次复制后，会形成2n个DNA分子，所以需要=(2n-2n-1)(m-A)=2n-1(m-A)个胞嘧啶脱氧核苷酸，C正确；在n次复制过程中，1个DNA分子变为2n个DNA分子，总共需要(2n-1)(m-A)个胞嘧啶脱氧核苷酸，D错误。 2.(2025·金华艾青中学检测)如图为某细胞DNA部分区段复制过程的模式图，据图判断下列说法正确的是 (　　) A.酶A能使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开 B.酶B能使DNA双链的氢键重新形成 C.因为碱基互补配对原则，所以新合成的两条子链碱基序列相同 D.若此DNA利用含15N的原料复制3代，子代含15N的DNA占1/8 √ 解析:据题图可知，酶A作用于DNA的两条母链之间，使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开，为解旋酶，A正确；酶B是DNA聚合酶，其作用是形成磷酸二酯键，B错误；DNA复制属于半保留复制，复制过程中新形成的两条子链的碱基序列是互补的，C错误；若此DNA利用含15N的原料复制3代，由于DNA进行半保留复制，子代含15N的DNA占100%，其中有两个DNA的一条链被15N标记，D错误。 3.(2025·浙江A9协作体期中联考)某双链DNA分子含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤占该基因所有碱基总数的30%。下列相关叙述错误的是 (　　) A.该DNA可含有2个游离的磷酸基团 B.该DNA的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等 C.该DNA复制时所需要的酶有解旋酶和DNA聚合酶 D.若该DNA分子连续复制2次，则共需消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为600个　 √ 解析:线性双链DNA含有2个游离的磷酸基团，A正确；双链DNA中嘌呤碱基(A+G)数与嘧啶碱基(T+C)数相等，B正确；DNA分子复制时所需要的酶有解旋酶和DNA聚合酶，C正确；分析题意并计算可得该DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸数为400个，该DNA分子连续复制2次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为400×(22-1)=1 200(个)，D错误。 [四层]学习内容3·4 浸润学科素养和核心价值 科学思维—— 基于模型与建模分析DNA复制与细胞分裂相结合的相关内容 以15N标记为例，分析有丝分裂和减数分裂中细胞标记问题 1.有丝分裂过程 (1)一个细胞经过一次有丝分裂，产生了两个子细胞，每个子细胞和亲代细胞一样都含有相同数目的染色体，并且每个细胞中的每一条染色体上的DNA分子都保留了亲代细胞DNA分子的一条链(15N)，体现了DNA分子半保留复制的特点。 (2)连续分裂两次，形成四个子细胞，有3种情况出现:第一种情况是4个子细胞都是15N⁃14N、14N⁃14N；第二种情况是2个细胞是15N⁃14N、14N⁃14N，1个细胞是15N⁃14N、15N⁃14N，1个细胞是14N⁃14N、14N⁃14N；第三种情况是2个细胞是15N⁃14N、15N⁃14N，另外2个细胞是14N⁃14N、14N⁃14N。 2.减数分裂过程 一个性原细胞经过减数分裂，产生了四个子细胞。每个子细胞的染色体数目较性原细胞减少了一半，并且每个子细胞中的每条染色体上的DNA分子都保留了性原细胞DNA分子的一条链(子细胞DNA两条链均为15N⁃14N、15N⁃14N)，即半保留复制。 素养训练 √ 1.(2025·温州乐清期中)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况 (　　) A.每条染色体的两条染色单体都被标记 B.每条染色体中都只有一个单体被标记 C.只有半数的染色体中有一条染色单体被标记 D.每条染色体的两个单体都不被标记　 解析:①在含3H标记的胞嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，在间期每条染色体上的1个DNA复制为2个DNA分别在两条单体上，由于DNA半保留复制，这两个DNA都是1条链含3H，1条链不含3H，即两条单体都有3H，这样第一次分裂形成的2个子细胞中，每条染色体的DNA都是1条链含3H，1条链不含3H。②在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，为第二次分裂，在第二次分裂间期，DNA又进行一次半保留复制，结果每条染色体含有两个DNA，其中1个DNA的1条链含3H，1条链不含3H，另一个DNA的2条链都不含3H，即每条染色体中都只有一条单体被标记。 2.(2024·浙江1月选考)大肠杆菌在含有3H⁃脱氧核 苷培养液中培养，3H⁃脱氧核苷掺入到新合成的DNA 链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H⁃脱 氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未 掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，局部示意图如图。DNA双链区段①②③对应的显色情况可能是 (　　) A.深色、浅色、浅色　　　 B.浅色、深色、浅色 C.浅色、浅色、深色 D.深色、浅色、深色 √ 解析:根据DNA半保留复制的特点，结合题干信息和题图可知，区段①②③对应的显色情况依次为浅色、深色、浅色，B项符合题意。 3.将蚕豆幼苗放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(即3H⁃T，胸腺嘧啶脱氧核苷酸的组成成分)的培养基中培养一段时间，让3H掺入DNA中，从而使染色体带有放射性，培养过程如图甲。随后，将幼苗转到含有秋水仙素(可持续发挥作用且不会导致细胞死亡)的普通培养基(1H⁃T)中培养一段时间，图乙是跟踪检测根尖细胞部分染色体某时期变化图。 请据图思考并回答以下问题: (1)完成图甲的培养过程，核DNA至少经过_____次复制；若某核DNA含有900个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则复制3次需要_______个腺嘌呤脱氧核苷酸。  2 6 300 提示:①根据题意，有丝分裂过程中DNA分子进行半保留复制，第一次有丝分裂结束后，每个双链DNA分子的两条链，其中一条链含有3H(有放射性)，另一条链不含3H(无放射性)；第二次有丝分裂过程中，DNA分子复制后，一个DNA分子的两条链是含有3H(有放射性)和不含3H(无放射性)，另一个DNA分子的两条链都是含有3H(有放射性)，所以完成图甲的培养过程，核DNA至少经过2次复制。②在DNA分子中A=T，若某核DNA含有900个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则含有900个腺嘌呤脱氧核苷酸，复制3次需要(23-1)×900=6 300 (个)腺嘌呤脱氧核苷酸。 (2)在细胞分裂过程中，图乙的B过程一般发生在什么时期?此过程产生的两条染色体中， 3H是如何分布的? 提示:在细胞分裂过程中，图乙的B过程为着丝粒分裂，发生的时期是有丝分裂后期；此过程产生的两条染色体中，无放射性的不含3H，有放射性的一条链含有3H，另一条链不含3H。 教材活动讨论题与课后习题参考答案 Ⅰ.活动“探究DNA的复制过程”讨论题参考答案(教材P64) 1.提示:从实验结果推测，第一代细胞的DNA分子双链中，两条链都是含有15N的脱氧核苷酸链。第二代细胞的DNA分子双链中，一条链是含有15N的脱氧核苷酸链，另一条是含有14N的脱氧核苷酸链。 2.提示:根据推测的DNA分子双链组成情况，DNA分子复制的特点是半保留复制。 3.提示:第三代DNA离心后的条带分别位于离心管的上部和中部。根据DNA分子半保留复制的特点，第二代DNA分子为一条链含15N、另一条链含14N的双链DNA。经过复制，在第三代的DNA分子中，一半为两条链均含有14N的双链DNA，另一半为一条链含14N、另一条链含15N的双链DNA。 Ⅱ.课后习题参考答案(教材P68) 一、选择题 1.C　2.D　3.D 二、简答题 1.提示:DNA通过复制使得遗传信息得以传递。这一复制过程使亲代的遗传信息传递给子代，从而保持了前后代遗传信息一定的连续性，因此，保证了亲子代之间遗传的稳定性。 2.提示:DNA复制3次之后，条带将分别位于离心管的上部和中部，但是上部的条带比中部的条带宽，其宽度比为3∶1。因为DNA是半保留复制，第3次复制时，原两条链均含有14N的双链DNA依旧合成两条链均含有14N的双链DNA；原一条链含14N、另一条链含15N的双链DNA分别合成两条链均含有14N的双链DNA，和一条链含14N、另一条链含15N的双链DNA。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 一、选择题 1.(2025·杭州八校期中)下列关于DNA复制的叙述，正确的是(　　) A.DNA复制时，亲代DNA中只有一条链是模板 B.精原细胞略微增大进行DNA复制 C.DNA复制在核糖体上进行 D.DNA复制时，以其周围游离的脱氧核糖核酸为原料 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析:DNA复制时，亲代DNA中的两条链都是模板，A错误；精原细胞略微增大，说明细胞处于分裂前的间期，正在进行DNA复制，B正确；DNA复制主要在细胞核中进行，C错误；DNA复制时，以其周围游离的单体——脱氧核苷酸为原料，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2.(2025·北京高考)1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是 (　　) A.因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链 B.得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制 C.将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D.选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:15N属于稳定同位素，不具有放射性，A错误。亲代大肠杆菌离心后出现一条DNA带(15N/15N⁃DNA)，位置靠近试管的底部；转移培养后第一代细菌的DNA离心后，试管中也只有一条DNA带(15N/14N⁃DNA)，位置居中；第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中(15N/14N⁃DNA)，另一条带的位置更靠上(14N/14N⁃DNA)，因此得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制，B正确。若将DNA变成单链后再进行离心，无论是全保留复制还是半保留复制，都是只有两条条带，不能证明DNA的半保留复制，C错误。大肠杆菌易培养、繁殖快，因此选择大肠杆菌作为实验材料，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 3.(2025·余姚姚中书院月考)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关，DNA分子的多样性与碱基排列顺序有关。下列关于DNA分子的叙述，错误的是 (　　) A.一个双链DNA分子含碱基对C—G越多，在体外解旋所需的温度越高 B.若某双链DNA分子由100个脱氧核苷酸组成，则其核苷酸的排列顺序可能有450种 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 C.若某DNA分子中(A+T)/(G+C)、(A+C)/(G+T)两个比值相等，则说明该DNA为双链 D.每个人DNA的碱基排列顺序不同，故在现代刑侦领域可利用DNA指纹技术确定罪犯 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:在双链DNA分子中碱基对C—G之间含有三个氢键，故C—G越多，DNA稳定性越强，在体外解旋时需要更高的温度，A正确；DNA分子的多样性与碱基对的排列顺序有关，若某双链DNA分子由100个脱氧核苷酸组成，则其核苷酸的排列顺序可能有450种，B正确；(A+T) /(G+C)、(A+C)/(G+T)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错误；每个人DNA的碱基排列顺序是特定的，具有特异性，故在现代刑侦领域可利用DNA指纹技术确定罪犯，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 4.用32P标记一个T2噬菌体的双链DNA分子，它侵染一个含31P的细菌后释放出了200个子代，则子代中含32P的噬菌体占总数的比例是 (　　) A.2% B.1% C.0.5% D.50% √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:一个噬菌体的DNA双链均被32P标记，该噬菌体侵染细菌时，只有DNA分子进入细菌并作为模板控制子代噬菌体合成，而合成子代噬菌体所需的原料均来自细菌，根据DNA分子半保留复制特点，从细菌体内释放出的200个子代噬菌体中只有2个含有32P。因此，在这些噬菌体中，含32P的噬菌体占总数的比例为2/200×100%=1%。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5.某双链DNA分子共有含氮碱基1 600个，其中一条单链上(A+T)∶(C+G)=3∶5。则该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是 (　　) A.300个 B.600个 C.900个 D.1 200个 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:根据题意分析可知，已知一条单链中(A+T)∶(C+G)=3∶5，则双链DNA分子中(A+T)∶(C+G)=3∶5，所以A+T=1 600×3/8=600(个)，又因A=T，故T=300(个)；该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是(22-1)×300=900(个)。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 6.(2025·浙江北斗联盟期中联考)下列关于DNA复制的叙述，正确的是 (　　) A.在细胞有丝分裂的间期，能发生DNA复制 B.DNA复制过程中，只有一条母链可以作模板 C.DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制 D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链　 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:在细胞有丝分裂的间期，会发生DNA复制过程，A正确；DNA复制过程中，两条母链都可以作模板，B错误；DNA复制时边解旋边复制，C错误；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 7.将全部DNA分子双链经32P标记的动物细胞置于不含32P的培养基中培养至第二个细胞周期。如图能正确表示第二个细胞周期中期的是(只考虑其中一条染色体上的DNA。实线是无标记的DNA链；虚线是32P标记的DNA链；圆点是着丝粒) (　　) √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:DNA分子的复制方式为半保留复制，将全部DNA分子双链经32P标记的动物细胞置于不含32P的培养基中培养一个细胞周期的时间，经过一个周期后，每条染色体的DNA上均有一条链有32P标记，一条链不含标记。第二次DNA复制时，两条模板链一条含32P，一条不含32P，复制后得到的两个DNA在两条姐妹染色单体上，一个DNA两条链都是不含32P，另一个DNA有一条链含32P，与D选项图相符。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 8.在氮源分别为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分别为14N/14N-DNA(拟核DNA相对分子质量为a)和15N/15N-DNA(拟核DNA相对分子质量为b)。将一个15N标记的亲代大肠杆菌(15N/15N-DNA)转移到含14N的培养基上，让其连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。下列关于此实验的叙述，不正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A.Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N B.Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4 C.预计Ⅲ代大肠杆菌拟核DNA分子的平均相对分子质量为(7a+b)/8 D.上述实验结果证明DNA的复制方式为半保留复制 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:将一个亲代大肠杆菌(15N/15N-DNA)转移到含14N的培养基上后，由于DNA的复制方式为半保留复制，15N/15N-DNA在含14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均为14N/15N-DNA，这样的DNA用离心法分离后，应该分布在中带位置。Ⅰ代大肠杆菌的两个DNA分子再分别进行复制，产生的四个子代DNA分子中，有两个为14N/14N-DNA分子，另外两个为14N/15N-DNA分子，此时进行离心处理，DNA应该分布于轻带和中带位置，且含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2。Ⅲ代大肠杆菌拟核DNA分子共有8个，其相对分子质量之和为7a+b，平均相对分子质量为(7a+b)/8。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 9.(2025·桐乡一中检测)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 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 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。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 10.在DNA复制时，5⁃溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色 B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同 C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4 D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:DNA的复制方式为半保留复制，根据试题分析，第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体，有一条染色单体中的DNA是一条链含BrdU另一条链不含BrdU，另一条染色单体中的DNA是两条链都含BrdU。故一条染色单体呈深蓝色，另一条呈浅蓝色，B正确；第二次分裂后期，染色体被纺锤丝牵引着移向细胞两极，形成的子细胞内的染色体深蓝色的和浅蓝色的数目不确定，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体不一定占1/4，C错误；根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还会有染色单体上的DNA是一条链含BrdU另一条链不含BrdU，故还能观察到深蓝色的染色单体，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 二、非选择题 11.(2025·上虞春晖中学检测)图甲为某链状DNA分子片段的结构图，①~⑨代表相应的结构。图乙为DNA复制过程模式图。引发体是一类多酶复合物，位于复制叉的前端，主要成分为引物酶以及DNA解旋酶等。单链结合蛋白(SSB)可结合于解旋酶解开的单链区，待复制的各项条件具备后，SSB脱离单链区，子链开始合成。回答下列问题: 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)图甲所示DNA的基本骨架由____________________ (填名称)交替排列构成。该DNA分子具有_______个游离的磷酸基团。  脱氧核糖和磷酸基团 　2 解析:DNA的基本骨架由脱氧核糖和磷酸基团交替排列构成。该DNA分子具有2个游离的磷酸基团。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)图乙中参与DNA复制过程的酶有___________________________ _________________________________等，其中参与形成磷酸二酯键的酶有____________________________________________________。若图甲中DNA分子共含有x个碱基，该DNA分子在含有32P标记的培养液中复制2次，则获得的所有DNA分子的平均相对分子质量比原来增加______。  3x/4　 解旋酶、DNA连接酶和DNA聚 合酶(DNA聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶Ⅲ) DNA连接酶和DNA聚合酶(DNA聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶Ⅲ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:分析图乙，在DNA复制时参与的酶有解旋酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等。其中DNA连接酶和DNA聚合酶参与形成磷酸二酯键。若图甲中DNA分子共含有X个碱基，那么就含有X个磷酸基团，P的相对原子质量是31，该DNA分子(假设相对分子质量为y)在含有32P标记的培养液中复制2次，形成4个DNA，相当于新增加了3个DNA，新增加的DNA含32P，故共新增加相对分子质量为3y+3x，因此获得的所有DNA分子的平均相对分子质量比原来增加(y+3y+3x)/4-y=y+3x/4-y=3x/4。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)图乙中SSB结合于解旋酶解开的单链区，可以防止核酸酶将解开的单链降解，也可以防止_______________________________，从而保证解旋后的DNA处于单链状态。  解旋的单链DNA重新配对形成双链 解析:图乙中SSB结合于解旋酶解开的单链区，可以防止核酸酶将解开的单链降解，也可以防止解旋的单链DNA重新配对形成双链，从而保证解旋后的DNA处于单链状态。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (4)某小组为验证图乙DNA复制的方式为半保留复制，进行了如下操作:将普通大肠杆菌转移到含3H的培养基上繁殖一代，再将子代大肠杆菌的DNA处理成单链，然后进行离心处理。他们的实验结果_________ (填“能”或“不能”)证明DNA的复制方式是半保留复制而不是全保留复制，理由是____________________________________ _____________________________________________。  不能 处理成单链后，无论是半保留复制还是全 保留复制，含有标记和不含标记的单链均各占一半 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析:将普通大肠杆菌转移到含3H的培养基上繁殖一代，再将子代大肠杆菌的DNA处理成单链，然后进行离心处理，处理成单链后，无论是半保留复制还是全保留复制，含有标记和不含标记的单链均各占一半，因此实验结果不能证明DNA的复制方式是半保留复制而不是全保留复制。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $