25-26学年高中生物人教版必修第二册课件：第3章　第3节　DNA的复制

第3节DNA的复制1.对DNA复制的推测(1)半保留复制①提出者： 。②观点：DNA复制方式为 。③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的 根据________________原则，通过形成 ，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 。梳理　教材新知半保留复制沃森和克里克氢键脱氧核苷酸碱基互补配对氢键一条链(2)全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是_________的。新合成2.DNA半保留复制的实验证据(1)实验方法： 技术和 技术。(2)实验原理：只含15N的DNA密度 ，只含14N的DNA密度 ，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度 。因此，利用 技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的N元素的DNA。同位素标记密度梯度离心大小居中离心(3)探究DNA的复制方式①提出问题：DNA以什么方式复制？②作出假设：DNA以 方式复制。③演绎推理(预期实验结果)离心后应出现 条DNA带；a.重带(密度最大)：两条链都为 标记的亲代双链DNA。b.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。c.轻带(密度最小)：两条链都为 标记的子代双链DNA。半保留三15N14N④实验验证1115N/14N－DNA2⑤实验结论：DNA的复制是以 的方式进行的。半保留(1)沃森和克里克以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制(　　)×提示　梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制。(2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法(　　)√任务一：探究DNA的复制方式科学家曾提出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(复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代复制品的每条链中)，如图所示。探究　核心知识请据图回答下列问题：(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复制的方式是全保留复制，请你预期实验结果并完善表格：50%50%25%75%15N/15N－DNA、14N/14N－DNA15N/15N－DNA、14N/14N－DNA(4)若DNA复制的方式是分散复制，则第一代和第二代出现条带的数量及位置如何？提示　第一代只出现1条中带，第二代只出现1条位于中带和轻带之间的条带。(5)科学家的实验结果显示第一代只出现一条中带，这个结果排除了哪种复制方式？提示　排除了全保留的复制方式。(6)科学家的实验结果显示第二代出现了一条中带和一条轻带，这个结果可以进一步将哪种复制方式排除掉？提示　排除了分散复制的方式。1.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。下列叙述错误的是A.本活动运用了同位素标记技术和离心技术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 14N/15N－DNAD.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制√落实　思维方法2.将在含15NH4Cl的培养液中培养了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，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是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的复制方式是半保留复制√1.DNA复制的概念：以 为模板合成 的过程。2.发生时期：在真核生物中，这一过程是在 期，随着染色体的复制而完成的。梳理　教材新知亲代DNA子代DNA细胞分裂前的间3.过程解旋酶解开的每一条母链脱氧核苷酸DNA聚合酶4.结果：一个DNA分子形成了两个 的DNA分子。5.特点：(1) ；(2) 复制。6.准确复制的原因(1)DNA独特的 结构，为复制提供了精确的模板。(2)通过 ，保证了复制能够准确地进行。7.意义：DNA通过复制，将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 的连续性。完全相同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(1)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同(　　)×提示　DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序互补。(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制(　　)提示　DNA边解旋边复制。×(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(　　)提示　单个脱氧核苷酸在DNA聚合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(　　)提示　真核细胞的DNA复制可发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。×(5)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键(　　)×提示　解旋酶的作用部位是氢键，DNA聚合酶的作用部位是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。任务二：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，结果如图：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 个。③含14N的DNA分子数为2n个。④只含15N的DNA分子数为 个。⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。探究　核心知识20(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝ 条。②亲代脱氧核苷酸链数＝ 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 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 个。2n＋12m·(2n－1)m·2n－1核心归纳DNA复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制核心归纳DNA复制的起点和方向(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。3.如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是A.DNA分子在酶①的作用下水解成脱氧核苷酸，酶②催化碱基对之间的连接B.在复制过程中解旋和复制是同时 进行的C.解旋酶能使双链DNA解开，并且 不需要消耗ATPD.两条新的子链通过氢键形成一个 新的DNA分子√落实　思维方法4.未被32P标记的某DNA分子中含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，以含32P的化合物为原料，DNA分子连续复制三次。下列有关叙述错误的是A.所有子代DNA分子都含有32PB.子代DNA分子中，可能出现只有一条链含32PC.第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4 900个D.子代DNA分子中不含32P的脱氧核苷酸链占总链数的1/8√网络构建 课时对点练三1234567891011121314对一对答案1234567891011121314对一对答案题组一　DNA半保留复制的实验证据1.(2023·张家口高一质检)研究人员分别在含15NH4Cl和14NH4Cl的培养液中培养大肠杆菌，用以研究DNA的复制特点。图甲代表的化合物由①②③三部分构成；图乙是利用离心技术将提取到的大肠杆菌DNA进行检测得到的结果。下列有关说法错误的是1234567891011121314答案A.让大肠杆菌在含15NH4Cl培养液中 繁殖多代后，取其DNA离心检测， 可得Ⅱ所示结果B.让大肠杆菌在含14NH4Cl培养液中繁殖多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅰ 所示结果C.将15N标记的大肠杆菌置于含14NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测， 可得Ⅲ所示结果D.将14N标记的大肠杆菌置于含15NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检 测，15N标记的是图甲的①处√1234567891011121314答案1234567891011121314答案2.(2023·惠州高一期末)用假说—演绎法进行DNA复制的研究时，将14N标记的大肠杆菌放在含有15N的培养基中培养，使其分裂2次。下列叙述错误的是A.如果是全保留复制，子一代DNA分子1/2分布在轻带，1/2分布在重带B.如果是全保留复制，子二代DNA分子1/4分布在轻带，3/4分布在重带C.如果是半保留复制，子一代DNA分子1/2分布在中带，1/2分布在重带D.如果是半保留复制，子二代DNA分子1/2分布在中带，1/2分布在重带√1234567891011121314答案1234567891011121314答案题组二　DNA复制的过程3.(2023·连云港高一学业考试)下列关于真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是A.该过程不需要消耗能量B.需要解旋酶和DNA聚合酶的催化C.以DNA分子的一条链作为模板D.复制只在细胞核内进行√1234567891011121314答案1234567891011121314答案4.(2023·保定清苑中学高一检测)下列有关DNA复制的叙述，错误的是A.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B.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制等特点C.复制后的一对同源染色体中含有4条脱氧核苷酸链D.DNA通过复制，保持了亲代和子代遗传信息的连续性√1234567891011121314答案5.(2023·淮安高一期中)如图为果蝇精原细胞的核DNA电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列说法错误的是A.果蝇DNA复制与染色体复制是分别独立进行的B.图中所示的精原细胞应处于细胞分裂前的间期C.复制泡的形成需要解旋酶和DNA聚合酶的参与D.果蝇的DNA有多个复制起点有利于加快DNA复 制的速率1234567891011121314答案√1234567891011121314答案6.如图表示真核细胞DNA的复制过程，其中有3个复制泡。下列叙述错误的是A.DNA分子的复制具有边解旋边 复制的特点B.解开DNA双螺旋结构需要细胞 内ATP与解旋酶的参与C.子链延伸过程中需要DNA聚合酶催化碱基间氢键的形成D.图示复制方式可加快DNA的复制，但各起点可能不是同时开始的√1234567891011121314答案1234567891011121314答案7.(2024·聊城高一期中)大肠杆菌DNA呈环状，如图表示其复制过程。下列说法错误的是A.环状DNA分子中游离的 磷酸基团有2个B.酶1是解旋酶，酶2是DNA 聚合酶C.酶2催化子链延伸的方向是5′端→3′端D.复制原点处G—C碱基对含量越高越不利于解旋√1234567891011121314答案1234567891011121314答案8.(2024·九江高一期末)一个用15N标记的DNA分子有1 500个碱基对，其中鸟嘌呤800个。该DNA分子在无15N的培养液中复制2次，则A.该过程中共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸3 200个B.该双链DNA分子中，氢键共有3 700个C.具有15N的DNA分子的2条链都含有15ND.复制完成后，不含15N的脱氧核苷酸链与含有15N的脱氧核苷酸链数量 之比为3∶11234567891011121314√答案1234567891011121314答案1234567891011121314答案9.(2023·承德高一期中)DNA复制过程中，非复制区保持着亲代双链结构，复制区的双螺旋分开，形成两个子代双链，子代双链与亲代双链的相接区域称为复制叉。如图表示DNA复制的部分过程，下列相关叙述错误的是1234567891011121314答案A.复制叉向前移动需要解旋酶 参与B.前导链与滞后链的复制方向 均为5′端→3′端C.复制完成后，前导链与滞后链中的碱基序列相同D.前导链的合成是连续的，滞后链的合成是不连续的√1234567891011121314答案10.(2024·南通高一期中)将酵母菌的核DNA全部用14N标记(即14N－DNA)，转移到15NH4C1培养液中，培养24 h后提取子代酵母菌的DNA。将DNA热变性处理(解开双螺旋，变成单链)，然后进行密度梯度离心，管中出现两种条带，且分别对应两个峰，如图所示。下列说法错误的是1234567891011121314答案A.热变性处理破坏了DNA分子中的氢键B.根据图示结果可判断出DNA的复制方式为半保留复制C.图示酵母菌增殖时的细胞周期为8 hD.随着复制次数的增加，14N条带所占比例减小√1234567891011121314答案1234567891011121314答案11.(2024·清远高一期中)正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区；单链结合蛋白(SSB)，又称DNA结合蛋白能很快地与单链结合，防止解旋的单链重新配对，而使DNA呈伸展状态，SSB在复制过程中可以重复利用。下列有关叙述正确的是A.SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶B.SSB与单链的结合不利于DNA复制C.SSB与DNA单链既可结合也可分开D.SSB与单链的结合遵循碱基互补配对原则√1234567891011121314答案1234567891011121314答案1234567891011121314答案12.一个被32P标记的T2噬菌体，其DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%。用该T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，繁殖3代。下列叙述错误的是A.该T2噬菌体DNA分子中含有1.3×104个氢键B.复制过程共需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C.无论繁殖多少代，只有2个子代噬菌体被32P标记D.在繁殖第3代过程中，需要8×103个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸1234567891011121314答案√1234567891011121314答案1234567891011121314答案13.(2024·保山高一质检)图1中原DNA分子有a和d两条链，Ⅰ和Ⅱ均是DNA复制过程中所需要的酶，将图1中某一片段放大后如图2所示。请分析回答下列问题：1234567891011121314答案(1)图1中，Ⅰ和Ⅱ均是DNA复制过程中所需要的酶，其中Ⅱ能将单个的脱氧核苷酸连接到单链末端，则Ⅰ是_______酶，Ⅱ是___________酶。复制过程中子链延伸的方向是_______________(填“5′端→3′端”或 “3′端→5′端”)。DNA复制过程的特点是_______________________(答出1点即可)。1234567891011121314答案解旋DNA聚合5′端→3′端半保留复制；边解旋边复制(2)在绿色植物根尖分生区细胞中进行图1过程的场所有______________。图1中DNA完成复制后，b、c两条链的碱基序列______(填“相同”或“互补”)。1234567891011121314答案细胞核、线粒体互补(3)DNA分子中________碱基对比例越高，DNA分子越稳定。图2中序号④的中文名称是____________________。1234567891011121314答案C－G胸腺嘧啶脱氧核苷酸(4)若亲代DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，连续复制3次，共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸_______个。1234567891011121314答案28014.DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们推测DNA可能通过图1中三种方式进行复制。某生物兴趣小组准备通过实验来探究DNA复制方式，基本思路是用14N标记大肠杆菌的DNA双链，然后在含15N的培养基中让其繁殖两代，提取每代大肠杆菌的DNA并作相应处理，可能出现的实验结果如图2。请回答下列问题：1234567891011121314答案(1)该实验选择大肠杆菌的原因是_________________________。该实验用到的实验技术有____________技术和离心技术。若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1，可以说明DNA复制方式不是全保留复制，理由是_______________________________________________。1234567891011121314答案大肠杆菌易培养、繁殖快同位素标记保留复制，实验结果1应只出现轻带和重带若为全1234567891011121314答案若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1(离心后只有1条中带)，可以说明DNA分子的复制可能是半保留复制，也可能是分散复制，但可以排除全保留复制，因为若为全保留复制，则DNA复制一次后形成的2个DNA分子是1个只含14N，另1个只含15N，实验结果应出现一条轻带和一条重带。(2)若亲代大肠杆菌繁殖两代，出现实验结果2，说明DNA复制方式是_________复制。按照此复制方式：①亲代大肠杆菌繁殖n代(n≥2)，实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为________________。1234567891011121314答案半保留0∶2∶(2n－2)1234567891011121314答案若DNA复制方式是半保留复制，则亲代大肠杆菌繁殖两代，形成的4个DNA分子，两个只含15N，两个一条链含14N、一条链含15N，经离心出现实验结果2；按照半保留复制方式：亲代大肠杆菌繁殖n代(n≥2)，无论复制多少代，形成的2n个DNA分子，0个只含14N，两个一条链含14N、一条链含15N,2n－2个只含15N，即实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为0∶2∶(2n－2)。②图3中DNA片段2至少需要经过_____次复制才能获得DNA片段3。1234567891011121314答案2图3中与DNA片段3相比，DNA片段2中G/U替换为了A/T，进行第一次复制时会出现A/U(模板链上的碱基U与A配对)；进行第二次复制时会出现T与A配对，即至少需要经过2次复制，DNA片段2中G/U可替换为A/T，才能获得DNA片段3。