2018学年高中生物第四章遗传的分子基础第13课时dna分子的复制学案苏教版必修

第13课时　DNA分子的复制学习目标1．概述DNA分子的复制过程。2.掌握DNA分子复制的有关计算。|基础知识|DNA分子的复制1．概念　以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。2．时间　有丝分裂间期和减数第一次分裂间期。3．过程4．特点　边解旋边复制，半保留复制。5．结果　1个DNA分子形成了2个完全相同的DNA分子。6．意义　确保了遗传信息传递的连续性。|自查自纠|(1)DNA分子的复制只能发生在细胞核中(　　)(2)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均作为模板(　　)(3)DNA分子完全解链为两条单链，才开始进行DNA分子的复制(　　)(4)脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链(　　)(5)复制后产生的两个子代DNA分子中共含4个游离的磷酸基团(　　)(6)通过DNA复制，保持了遗传信息的连续性(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√|图解图说|★无论复制多少次，始终含有2条母链。________________________________________________________________________________________________________________________________________________12 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________是不是所有的细胞都可以进行DNA复制？提示：DNA复制发生在细胞分裂间期，高度分化的成熟细胞不可分裂，DNA不可复制。探究点一　DNA分子复制的过程分析下列DNA分子示意图，回答：1．图中A、B、C分别表示什么过程？提示　A是解旋、B是合成子链、C是螺旋化形成子代DNA。2．DNA复制时，是不是先将DNA分子的双链完全解开，然后才开始合成子链？提示　DNA的复制是边解旋边复制，不能说是先解旋再复制。3．新合成的每个子代DNA分子中，都保留了__________中的一条链，这种复制方式称为________。提示　亲代DNA分子　半保留复制4．DNA分子准确复制的原因是什么？提示　DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。通过碱基互补配对原则，保证了复制能够精确地进行。DNA分子复制的“一二三四”一时期：细胞分裂间期。两特点：边解旋边复制、半保留复制。三步骤：解旋、合成子链、螺旋化。12 四条件：模板、原料、能量、酶。【典例1】下列关于DNA复制的叙述中，正确的是(　　)A．需要解开DNA的双螺旋结构B．以DNA分子的一条链作为模板C．4种游离的核糖核苷酸作为原料D．A与U互相配对、G与C互相配对尝试解答________解析　DNA复制的模板是两条链；DNA复制以4种游离的脱氧核苷酸为原料；DNA复制是A与T配对、G与C配对。答案　A【跟踪训练】1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是(　　)A．DNA分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸B．在全部解旋之后才开始碱基配对C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D．复制后，每个新DNA分子中含有一条母链和一条子链解析　DNA分子在解旋酶的作用下，只是破坏氢键，破坏了空间结构，没有水解成脱氧核苷酸；DNA分子的复制方式是边解旋边复制，并且是半保留复制。答案　D探究点二　DNA分子复制的相关计算下图是DNA分子复制示意图，其中亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，据图回答：1．关于DNA分子数(1)子代DNA分子总数＝______个。(2)含15N的DNA分子数＝______个。(3)含14N的DNA分子数＝______个。(4)只含15N的DNA分子数＝______个。(5)只含14N的DNA分子数＝______个。12 提示　(1)2n　(2)2　(3)2n　(4)0　(5)(2n－2)2．关于脱氧核苷酸链数(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝________条。(2)含15N的脱氧核苷酸链数＝______条。(3)含14N的脱氧核苷酸链数＝______条。提示　(1)2n＋1　(2)2　(3)(2n＋1－2)3．关于消耗的脱氧核苷酸数(1)经过n次复制，共需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸__________个。(2)在第n次复制时，共需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸________个。提示　(1)m·(2n－1)　(2)m·2n－1【典例2】用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，下图中这三种DNA分子的比例正确的是(　　)尝试解答________解析　1个含15N的DNA分子在含14N培养基上复制四代，共产生16个DNA分子，其中有2个是15N－14NDNA分子，14个为14N－14NDNA分子，没有15N－15NDNA分子。答案　DDNA相关计算中的“四注意”①注意是分子还是单链。②注意是碱基对还是碱基。③注意标记的是亲代还是原料。④注意是n次还是第n次。【跟踪训练】2．某双链DNA分子中共有碱基1400个，其中一条单链上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5。问该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．200个　　　　　　B．400个C．600个D．1200个解析　考查DNA分子的结构和复制。一条单链上(A＋T)12 ∶(C＋G)＝2∶5，则整个DNA分子中(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5，从而求出T＝200个。一个DNA分子连续复制2次，实质上新合成3个DNA分子，故共需T：3×200＝600个。答案　C知识脉络要点晨背1.DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。2.新合成的每一个DNA分子都保留了亲代DNA分子的一条链。3.DNA分子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精确地进行。4.DNA分子复制时是边解旋边复制。5.DNA分子通过复制，将遗传信息传递给子代，确保了遗传信息的连续性。1．下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是(　　)A．DNA通过一次复制后可得到3个DNA分子B．DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D．DNA复制时需要DNA聚合酶解析　DNA通过一次复制后得到2个DNA分子，原来的DNA分子已不复存在。DNA复制是边解旋边复制，不分先后。DNA复制时以解开的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链螺旋，形成两个一样的DNA分子。答案　D2．DNA分子复制不需经过的过程是(　　)A．解旋　　　　　B．碱基配对C．螺旋D．着丝点分开解析　DNA复制过程：解旋→按碱基互补配对原则合成子链→母链与子链盘绕成双螺旋。而着丝点分开是在DNA复制完成后的有丝分裂后期或减数第二次分裂后期完成的。答案　D3．具有100个碱基对的1个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数(　　)A．60个B．80个C．20个D．180个12 解析　一个DNA分子含有的胞嘧啶脱氧核苷酸数为100－40＝60，连续复制两次，DNA分子由1个变为4个，相当于增加了3个DNA分子，所以该过程需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数60×3＝180。　答案　D4．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(　　)解析　DNA的复制方式为半保留复制，复制后不存在亲代的DNA分子(双链均为白色)，排除A、B项；第二次复制后得到的4个DNA分子中，每个DNA分子各有1条链是第二次复制形成的(黑色)，排除C项；进一步分析可知D项符合题意。答案　D5．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)A．第一次分裂的子代DNA应为⑤B．第二次分裂的子代DNA应为①C．第三次分裂的子代DNA应为③D．亲代的DNA应为⑤解析　第一次分裂的子代DNA应为②。答案　A课后跟踪分层训练(时间：35分钟)1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是(　　)A．产物是RNA分子　B．场所主要是细胞质基质C．原料是氨基酸D．方式是半保留复制12 解析　DNA复制产物是DNA，场所主要是细胞核，原料是脱氧核苷酸。答案　D2．DNA分子的半保留复制是指(　　)A．DNA分子中的一条链进行复制，另一条链不进行复制B．DNA分子中的一半进行复制，另一半不进行复制C．每一条子代DNA分子保留了其亲代DNA分子中的一条单链D．DNA分子复制后，一个仍为亲代DNA分子，另一个为子代DNA分子解析　半保留复制是指DNA复制时，亲代DNA分子的每一条链均可作为模板，按照碱基互补配对原则形成一条与之互补的子链，母链与对应子链结合，形成新的DNA分子。答案　C3．DNA分子复制时解旋酶作用的结构可以是(　　)A．B．C．A—UD．G—C解析　DNA分子复制时，解旋酶的作用是使DNA碱基对间的氢键断开。DNA中碱基对有G—C、A—T两种。答案　D4．DNA一般能准确复制，其原因是(　　)①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板　②DNA复制发生于细胞分裂的间期　③碱基互补配对是严格的　④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同A．②④B．②③C．①④D．①③解析　DNA规则的双螺旋结构经解旋后为DNA复制提供两条模板(即复制的标准)，严格的碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性，它保证子代DNA是以亲代DNA提供的两条模板为标准合成的。答案　D5．已知DNA分子的一条母链上的部分碱基排列顺序为－A－C－G－T－，那么，以另一条母链为模板，经复制后得到的对应子链的碱基排列顺序是(　　)A．－T－G－C－A－B．－A－C－G－T－C．－U－G－C－A－D．－A－C－G－U－解析　注意题中的信息，模板为另一条母链，所以复制后得到的子链的碱基排列顺序应该和这条母链相同。答案　B6．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分子在含1412 N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是(　　)A．含有15N的DNA分子占1/8B．含有14N的DNA分子占7/8C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个D．复制结果共产生16个DNA分子解析　用15N标记的DNA分子在含有14N的培养基中培养，连续复制4次得到16个DNA分子，其中含有15N标记的DNA分子有两个，占1/8，A、D项正确。16个DNA分子中每个DNA分子都含有14N，故B项错误。DNA分子中胞嘧啶有60个，则该DNA分子中含有腺嘌呤(200－60×2)/2＝40，则复制过程需要的腺嘌呤数为(24－1)×40＝600，故C项正确。答案　B7．一条染色单体含有一个DNA分子，那么复制后的一条染色体含有(　　)A．4条双链DNA分子B．2条双链DNA分子C．1条双链DNA分子D．1条单链DNA分子解析　正常情况下，一条染色体上含有一个DNA分子，无染色单体。一条染色体经复制后形成2条染色单体，此两条染色单体由一个着丝点连接，所以仍为一条染色体。染色体复制主要是DNA的复制和有关蛋白质的合成，DNA经复制后，数目加倍，一个DNA分子复制形成2个DNA分子，此2个DNA分子分别位于2条染色单体上，一个DNA分子由2条脱氧核苷酸长链组成，故复制后的一条染色体上有2条双链DNA分子，4条脱氧核苷酸长链。答案　B8．一双链DNA分子，在复制解旋时，一条链上的G变成C，则DNA经n次复制后，发生差错的DNA占(　　)A．1/2B．1/2n－1C．1/2nD．1/2n＋1解析　根据题意，DNA的两条模板链，一条正确，一条出现差错。由DNA的半保留复制特点可以推知，正确的模板复制得到的子代DNA正确，错误的模板复制得到的子代DNA错误，所以无论复制多少次，发生差错的DNA始终占一半。答案　A9．1个DNA复制成2个DNA，这两个携带完全相同遗传信息的DNA分子彼此分离发生在(　　)A．细胞分裂间期B．减数第一次分裂后期C．减数第一次分裂后期和有丝分裂后期D．减数第二次分裂后期和有丝分裂后期解析　12 减数第二次分裂后期和有丝分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，复制得到的两个相同DNA彼此分开。答案　D10．在噬菌体侵染细菌实验中，如果细菌体内的DNA和蛋白质分别含有31P和32S，噬菌体中的DNA和蛋白质分别含有32P和35S，噬菌体DNA在细菌体内复制了3次，那么从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有32P的噬菌体和含有35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的(　　)A．1/4和1B．3/4和0C．1/4和0D．3/4和1解析　子代噬菌体的蛋白质是以细菌的氨基酸为原料重新合成的，因此所有子代噬菌体中都不含35S。含32P的噬菌体在细菌体内利用31P复制3次，在复制后的8个噬菌体中，只有2个含32P，占所有噬菌体的1/4。答案　C11．某生物的体细胞中有2n条染色体。该生物的体细胞在含15N的培养基中培养多代后，移到不含15N的培养基中培养，第一次分裂形成的1个子细胞中含15N的染色体数目是(　　)A．0B．nC．2nD．4n解析　DNA的复制方式是半保留复制，故所有子代DNA均含有15N，子细胞中的染色体全部含有15N。答案　C12．若将果蝇的一个精原细胞中的一个DNA分子用15N进行标记，正常情况下在该细胞形成的精细胞中，含15N的精细胞数占(　　)A．1/8B．1/4C．1/2D．1/16解析　一个精原细胞减数分裂形成4个精细胞，整个过程中，DNA只复制1次，细胞连续分裂2次，而1个被15N标记过的DNA复制后形成的2个DNA分子中都含有15N。该细胞形成的4个精细胞中，有2个含有被标记的DNA分子，另外2个含有其同源染色体上的未被标记的DNA分子。答案　C13．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)12 A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析　从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，所以A错误。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与。真核细胞的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率。答案　A14．下图甲、乙分别表示DNA分子的两条链，据图回答：(1)该图表示的生理过程是______，该过程主要发生在细胞的______部位。(2)图中的1、4分别是__________、______。(3)假如经过科学家的测定，甲链上的A∶T∶C∶G＝2∶1∶4∶3，则乙链中的该比例为______。(4)如果图中两条模板链共有碱基120个，其中A占20%，则图中过程进行3次，需要游离的胞嘧啶______个。解析　(1)该图表示的是DNA复制，主要发生在细胞核内。(2)根据碱基互补配对原则，图中1、4所含碱基分别为A、C。(3)如果甲链上的A∶T∶C∶G＝2∶1∶4∶3，根据碱基互补配对原则，乙链中的该比例为A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶4。(4)如果图中两条模板链共有碱基120个，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，则A＝T＝120×20%＝24，G＝C＝36个。图中过程进行3次，形成8个DNA分子片段，DNA分子增加片段了7个，因此参加到复制过程中的游离胞嘧啶脱氧核苷酸总数是36×7＝252个。答案　(1)DNA复制　细胞核　(2)A　C　(3)1∶2∶3∶4　(4)25215．将大肠杆菌置于含15N的培养基上培养，这样后代大肠杆菌细胞中的DNA均被15N标记，然后将被15N标记的大肠杆菌作为亲代转到普通培养基，繁殖两代，亲代、子一代、子二代大肠杆菌的状况如图所示。12 (1)后代大肠杆菌DNA储存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA储存的遗传信息完全相同的原因是______________________________________________________。(2)如果将子二代大肠杆菌的DNA分子总量作为1，其中，带15N的子二代大肠杆菌DNA分子约占总量的________%。(3)如果将子二代大肠杆菌的DNA含量作为1，其中，带15N的子二代大肠杆菌DNA含量(单链)约占总量的________%。(4)本实验可以说明DNA的复制方式是____________。(5)如用某种离心方法分离得到子二代大肠杆菌的DNA，请你将DNA分子可能出现在试管的位置在下图标出。答案　(1)它们均是以亲代15N标记的DNA双链的每条链为模板按照碱基互补配对原则合成的　(2)50(3)25　(4)半保留复制　(5)如图16．(实验探究)蚕豆体细胞染色体数目2N＝12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式。实验的基本过程如下：Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。请回答相关问题：12 (1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是________________；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是______________________________。(2)Ⅰ中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有________条，每个DNA分子中，有________条链带有放射性。Ⅱ中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表示该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制________次，该细胞含有________个染色体组。(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是___________________________。解析　(1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素使细胞内染色体加倍的原理是体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，于是形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制，第一次分裂完成时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次，该细胞含有4个染色体组。(3)上述实验证明DNA分子的复制方式是半保留复制。答案　(1)有丝分裂　抑制纺锤体的形成　(2)2　1　2　4　(3)半保留复制12