化学必修 第一册第三章 铁 金属材料实验活动2 铁及其化合物的性质习题

第3章　基因的本质

第3节　DNA的复制（导学案）

1．概述DNA分子的复制；

2．探讨DNA分子复制的生物学意义。

1．沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：DNA复制时，DNA＿＿＿＿解开，互补的碱基之间的＿＿＿＿断裂，解开的＿＿＿＿＿＿＿分别作为复制的模板，游离的＿＿＿＿＿＿根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的＿＿＿＿上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的＿＿＿条链，因此，这种复制方式称作＿＿＿＿＿＿。

2．要证明DNA复制是半保留复制，就需要通过实验区分＿＿＿与＿＿＿的DNA。1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以＿＿＿＿为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验。实验的结果是：亲代大肠杆菌的DNA经＿＿＿＿处理后，试管中只出现了＿＿＿条DNA带，位置靠近试管的＿＿＿＿，说明其密度最＿＿＿，是15N标记的亲代双链DNA（15N/15N-DNA）；将转移培养后第一代细菌的DNA离心后，试管中也只有＿＿＿条带，但位置居中，说明其密度居中，是只有＿＿＿条单链被15N标记的子代双链DNA（15N/14N-DNA）；将第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置＿＿＿，为15N/14N-DNA，另一条带的位置更＿＿＿，说明其密度最＿＿＿，是两条单链都没有被15N标记的子代双链DNA（14N/14N-DNA）。实验结果证明：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

3．DNA的复制是指以＿＿＿＿＿为模板合成子代DNA的过程。在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的＿＿＿，随着＿＿＿＿＿而完成的。复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，＿＿＿酶将DNA双螺旋的＿＿＿＿＿解开，这个过程叫作解旋。然后，＿＿＿＿＿酶等以解开的每一条＿＿＿为模板，以细胞中游离的＿＿＿＿＿＿为原料，按照＿＿＿＿＿＿原则，各自合成与母链互补的一条＿＿＿。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成＿＿＿＿＿。这样，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个＿＿＿＿的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。

4．DNA复制是一个＿＿＿＿＿的过程，需要＿＿＿＿＿＿＿＿＿等基本条件。DNA＿＿＿＿＿＿，为复制提供了精确的模板，通过＿＿＿＿＿＿，保证了复制能够准确地进行。DNA通过复制，将＿＿＿＿＿＿从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的＿＿＿＿＿＿。

一、DNA复制方式的探究实验

1．结合下图，思考并回答下列有关问题：

（1）如果要你来设计实验证明是哪种方式，最根本的就是要区分什么？怎么来区分?

（2）如果亲代DNA用15N标记，放到14N的环境中培养，则亲代、第一代、第二代DNA分别含有的N元素标记情况是＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。

（3）将亲代和子代的三种DNA分子区分开来的方法是＿＿＿＿＿＿。

（4）如果对亲代DNA和第一代、第二代的DNA分别进行离心，试管中会出现几条带，有哪些带？

2．如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制n次，结合DNA分子半保留复制的特点，回答下列问题：

（1）复制n次后，DNA分子总数和含有15N的DNA分子数分别是＿＿＿＿、＿＿＿＿。

（2）复制n次后，DNA分子中含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是＿＿＿＿、＿＿＿＿。

（3）复制n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＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。

【答案】 1．（1）区分新链、旧链，观察它在新DNA中出现的情况。使用同位素标记法，把新链和旧链做上标记。　　（2）15N　　15N和14N　　15N和14N　　（3）密度梯度离心法　　（4）亲代DNA为15N/15N，位于试管的底部；第一代DNA为15N/14N，位于试管的中部；第二代DNA分子中有一半是14N/14N，位于试管的上部，还有一半是15N/14N，位于试管的中部。

2．（1）2n个　　2个　　（2）2n个　　（2n－2）个　　（3）2n+1条　　2条　　（2n+1－2）条

二、DNA分子复制的过程

1．结合下图所示的DNA复制过程，回答下列问题：

（1）什么是DNA分子的复制？

（2）DNA分子复制发生在什么时间?

（3）什么叫解旋？解旋的目的是什么？

（4）什么叫“子链”?复制一次能形成几条链？

（5）DNA分子的复制具有哪些特点？

（6）有人认为DNA复制就像洗相片一样，有一张底片就可以洗出许多相片来。这种说法对不对，为什么？

（7）DNA准确复制的原因有哪些？

（8）DNA复制对生物体有何意义？

【答案】1．（1）指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA→2DNA。　　（2）无丝分裂之前、有丝分裂间期、减数第一次分裂的间期。　　（3）在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，双螺旋的两条链解开的过程。解旋的目的是为复制提供准确的模板，解开的两条单链叫母链。　　（4）以母链模板，以周围环境中游的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链，复制一次形成子链两条。　　（5）半保留复制、边解旋边复制。　　（6）与洗相片不同，因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的新的DNA分子，而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子。　　（7）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。　　（8）DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而使生物前后代保持了遗传信息的连续性。

1．下列关于DNA分子复制的正确顺序是（　　）

①互补碱基对间氢键断裂，解旋　　②以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对　　③子链与母链盘旋成双螺旋结构

A．①②③    B．①③②    C．②①③   D．②③①

2．现有DNA分子的两条单链均只含有14N（表示为14N14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（　　）

A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1：3

B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1：1

C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3：1

D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3：1

3．如图表示细胞中的某种物质，下列说法不正确的是（    ）

A．图中的④表示胞嘧啶核糖核苷酸

B．图中的⑥表示鸟嘌呤，⑦表示胸腺嘧啶

C．该物质的复制可能发生在叶绿体中

D．该物质在复制过程中，两条链可同时作为模板链

4．具有A个碱基对的DNA分子片段，含有m个腺嘌呤，该片段完成n次复制需要多少个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸（    ）

A．2n（A－m）       B．（2n－1）（A－m）

C．（2n－1）（A/2－m）     D．2n（A/2－m）

5．DNA复制时，解旋的实质主要是 （    ）

A．破坏各元素间的化学键

B．破坏互补碱基对之间的氢键

C．破坏磷酸与脱氧核糖间的化学键

D．破坏碱基与脱氧核糖间的氢键

6．图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下叙述错误的是（    ）

A．图示过程的进行需要DNA聚合酶和解旋酶的催化

B．b链中（A＋G）/（T＋C）的值一定与c链的相同

C．正常情况下，a链、d链都应该到不同的细胞中去

D．图示过程体现了DNA的复制方式是半保留复制

7．利用大肠杆菌探究DNA的复制方式，实验的培养条件与方法是：①在含15N的培养基中培养若干代，使DNA均被15N标记，离心结果如图中甲；②转至含14N的培养基培养，每20分钟繁殖1代；③取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心。乙、丙、丁是某学生画的结果示意图。下列叙述正确的是（    ）

A．图乙可能是错误的

B．图丙是转入14N培养基中繁殖2代的结果

C．图丁中DNA取出的时间在图丙之前

D．该实验结果证明了DNA复制为边解旋边复制

8．根据考古学家近期公布的一项研究结果，发现距今4．5万年历史的尼安德特人的DNA序列和现代人类的DNA序列非常相似。下列关于人体细胞中DNA结构及复制的叙述，正确的是（    ）

A．脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接形成子链

B．DNA分子的稳定性与胞嘧啶和鸟嘌呤的含量有关

C．DNA复制可以发生在细胞核、线粒体和核糖体中

D．DNA复制需要4种核糖核苷酸作为原料和ATP供能

【答案】

1．A

2．D

3．A

4．B

5．B

6．B

7．A

8．B