2016_2017版高中生物第3单元遗传与变异的分子基础第1章遗传的物质基础第3节DNA的复制学案.docx

第三节DNA的复制1DNA分子的复制过程。(重点)2DNA分子半保留复制的有关计算。(重难点)DNA 的 复 制1DNA复制的概念、时间(1)概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。(2)时间：细胞有丝分裂的间期和减数分裂间期。2过程解旋 合成子链形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构。3结果：形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。4意义：将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。合作探讨探讨1：真核细胞的DNA复制是否只在有丝分裂和减数分裂过程中进行？是否只发生于细胞核中？提示：不是，无丝分裂过程中也发生DNA复制。线粒体和叶绿体中也有DNA，也进行DNA复制。探讨2：DNA分子经复制能得到与亲代DNA分子完全相同的两个DNA分子，DNA复制具有精确性的原因是什么？提示：DNA分子具有规则的双螺旋结构，DNA复制时以解开的每一条链为模板，严格遵循碱基互补配对原则。探讨3：若1个DNA分子含m个腺嘌呤，则复制n次需要多少个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？提示：(2n1)m。因为1个DNA分子复制n次，共形成2n个DNA分子，这2n个DNA分子中共有2条链(相当于1个DNA分子)为母链，这两条链不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，故共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的个数为(2n1)m个。思维升华1复制场所(在自然状态下，只能在细胞内复制)(1)真核生物：主要在细胞核内，线粒体和叶绿体内也可进行。(2)原核生物；主要在拟核，也可以在细胞质(如质粒的复制)。(3)DNA病毒：在活的宿主细胞内。2DNA分子复制过程(以核DNA复制为例)3DNA分子复制的有关计算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分子数子代DNA分子数2n个含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个不含亲代链的子代DNA分子数(2n2)个只含亲代链的DNA分子数0个(2)脱氧核苷酸“链”数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条亲代脱氧核苷酸链数2条新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数目为m(2n1)个。第n次复制，需该种脱氧核苷酸数为m2n1。计算方法：连续复制n次需要消耗的脱氧核苷酸数减去连续复制n1次需消耗的脱氧核苷酸数就是第n次复制所需的脱氧核苷酸数。即m(2n1)m(2n11)m2n1个。1DNA一般能准确复制，其原因是()DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板DNA复制发生于细胞周期的间期碱基互补配对是严格的产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同ABC D【解析】DNA规则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】D2下图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程回答下列问题：(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是_。(2)解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供_。(3)从图中可以看出合成两条子链的方向_。(4)细胞中DNA复制的场所是_；在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(5)若一个卵原细胞的一条染色体上的珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是_。(6)若上述DNA分子有2 000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上AGTC1234，则该DNA分子复制一次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是()A200个 B300个C400个 D800个【解析】DNA复制方式是半保留复制，因DNA两条链是反向平行，故两条链的复制方向相反；DNA复制的主要场所在细胞核，其次是线粒体、叶绿体。一个基因复制时若一条链出现差错，则复制后一个基因正常，另一个异常，一个卵原细胞减数第一次分裂形成的次级卵母细胞含突变基因的概率为1/2；经减数第次分裂形成的卵细胞含突变基因的概率为1/2；所以该卵原细胞产生含突变基因卵细胞的概率为1/4。(6)由一条单链上AGTC1234，计算得该单链上1 000个碱基中含有A100个，T300个，整个DNA分子中T400个，复制1次需要A为400个。【答案】(1)半保留复制(2)能量(ATP)(3)相反(4)细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂、减数第二次分裂后期(5)1/4(6)CDNA 复 制 方 式 的 实 验 探 究实验材料：大肠杆菌 实验方法：同位素标记法和密度梯度离心法(亲代DNA分子与子代DNA分 子的区分方法) 实验假设：DNA分子以半保留的方式复制 实验结果：与预期结果一致 实验结论：DNA分子以半保留的方式复制思维升华1DNA分子复制特点及子DNA存在位置与去向(1)复制特点：半保留复制即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新原料构建而成。(2)2个子DNA位置：当一个DNA分子复制后形成两个新DNA分子后，此两子DNA恰位于两姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，即(3)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝粒分裂时，两姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。2DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：(1)子代DNA分子数DNA总数：2n个。含15N的DNA：2个。只含15N的DNA：0个。含14N的DNA：2n个。只含14N的DNA：(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数总链数：2n22n1条。含15N的链：2条。含14N的链：(2n12)条。1蚕豆根尖细胞(2N12)在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧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是() 【导学号：73730054】A每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记【解析】DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3HT)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3HT，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3HT，如下图：【答案】B2某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。请回答下列问题：(1)综合分析本实验的DNA离心结果，前三组实验中，第_组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式。(2)分析讨论：若实验三的离心结果为：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是_复制；如果DNA位于全中带位置，则是_复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于_(位置及比例，下同)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。若将实验三得到的DNA双链分开再离心，其结果_(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。为什么？_。(3)实验得出结论：DNA复制方式为半保留复制。若将实验四的实验时间改为60 min，离心后密度带的数量和位置是否发生变化？_。若实验三的结果中，子一代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为_。【解析】(1)前三组实验中，第三组结果对得到的结论起到关键作用，但需把它与第一组轻带和第二组重带的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是半保留复制。(2)若实验三的离心结果为：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是全保留复制，若DNA分子全位于中带位置，则是半保留复制，因此时DNA分子复制一代，其子代DNA的两条链应为一条链含14N，一条链含15N，所以处于中带位置，同理，实验四中如果DNA位于1/4轻带和3/4重带位置，则是全保留复制；如果DNA位于1/2中带和1/2重带位置，则是半保留复制。若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，其结果不能判断DNA的复制方式；因为不论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的，都会出现位于1/2中带和1/2重带位置。(3)若将实验四的实验时间改为60 min，细菌分裂三次，因为DNA复制方式为半保留复制，离心后密度带的数量和位置没有发生变化，还是在重带和中带位置。若实验三的结果中，子一代DNA的“中带”比以往实验结果中的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为15N。【答案】(1)三一二(2)全保留半保留 1/4轻和3/4重1/2中和1/2重不能不论是全保留还是半保留复制，实验结果都是一样的(3)没有变化15N1下列关于DNA复制的叙述，正确的是()ADNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则BDNA复制时，两条脱氧核糖核苷酸链均可作为模板CDNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制D脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链【解析】DNA复制时，严格遵循AT、CG的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。【答案】B2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mA个B在第二次复制时，需要2(mA)个C在第n次复制时，需要2n1(mA)个D在n次复制过程中，共需要2n(mA)个【解析】解答本题时，首先把模板中胞嘧啶脱氧核苷酸数目求出，即(2m2A)/2mA，则复制一次，需要(mA)(211)mA个；复制2次，共需要(221)(mA)3(mA)个，因此，第二次复制需要3(mA)(mA)2(mA)个；在n次复制过程中，共需要(mA)(2n1)个，则第n次复制需要(mA)(2n1)(mA)(2n11)2n1(mA)个。【答案】D3将大肠杆菌的DNA分子用15N标记，然后置于不含15N的培养基中培养。当DNA分子复制n次后，不含15N的DNA分子数为()A2B2nC2n2 D2n2【解析】亲代DNA用15N标记经n次复制后，子代只有2个DNA分子含15N其余均不含15N。【答案】C4细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图为可能的结果，下列叙述错误的是()A子一代DNA应为B子二代DNA应为C子三代DNA应为D亲代的DNA应为【解析】由题意可知，子一代的DNA应为全中(14N15N)，即图；子二代DNA应为中(14N15N)、轻(14N14N)，即图；子三代DNA应为中(14N15N)、轻(14N14N)，即图，而不是全轻(14N14N)；亲代的DNA应为全重(15N15N)，即图。【答案】C5果蝇的体细胞含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期分别有8条、16条被标记的染色体()【导学号：73730055】A第1次B第2次C第3次 D第4次【解析】亲代DNA为32P/32P，则第一次分裂中期染色体为32P/31P32P/31P，后期着丝粒分裂后，每条染色体均为32P/31P，所以第一次分裂中期与后期分别有8条和16条被标记的染色体。【答案】A学业分层测评(十三)(建议用时：45分钟)学业达标1在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在()A两条DNA母链之间BDNA子链与其非互补的母链之间C两条DNA子链之间DDNA子链与其非互补母链之间【解析】在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解开分别作模板。【答案】A2下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制B1个DNA分子通过一次复制后得到4个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解旋后，才开始DNA的复制D单个脱氧核苷酸在DNA解旋酶的作用下连接合成新的子链【解析】DNA复制发生在分裂期间期，1个DNA分子通过一次复制得到2个DNA，DNA复制是在DNA聚合酶的作用下合成子链，并边解旋边复制。【答案】A3在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键是()A解旋酶破坏氢键使DNA双链解开B游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对C与母链配对的脱氧核苷酸连接成子链D子链与母链盘绕成双螺旋结构【解析】DNA复制准确无误进行关键是双螺旋结构为复制提供精确的模板；另一条件就是严格的碱基互补配对原则。【答案】B4具有100个碱基对的DNA片断，内含40个胸腺嘧啶。如果该DNA连续复制3次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为() 【导学号：73730056】A80B120C280 D420【解析】DNA分子中含40个“T”，则复制3次可产生8个子DNA，共需T的量为(81)40280(个)。【答案】C5用一个32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出32个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有()A0个 B2个C30个 D32个【解析】噬菌体是以DNA为遗传物质的细菌病毒，由于DNA分子的复制是半保留复制，所以当噬菌体侵染细菌后，无论产生多少个后代，都只有2个噬菌体含32P标记的DNA链。【答案】B6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，如下图，这三种DNA分子的比例正确的是()【解析】用15N标记的DNA分子，在含14N的培养基中连续繁殖四代，共产生子代DNA分子2416个。因其复制是半保留复制，故在16个子代DNA分子中，只含有15N的是0个，同时含14N和15N的有2个，只含14N的有16214个，其比例关系为0214，故选D。【答案】D7如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()A由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATPC从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的DDNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制【解析】DNA分子的复制是边解旋边复制。【答案】D8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()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】从图中可以看出有多个复制起点，但由于复制环的大小不同，所以复制起始的时间有先有后；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聚合酶等参与；这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，每次复制都可产生两个DNA分子，提高了效率。【答案】A9用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期()A第一次 B第二次C第三次 D第四次【解析】由染色体总条数为40条可知是分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。【答案】C10DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。实验步骤：a在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)。b在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)。c将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：(1)如果与对照(14N14N)相比，子代能分辨出两条DNA带，一条_带和一条_带，则可以排除_。(2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是_。(3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA密度鉴定：若子代可以分出_和_，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。【解析】从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。【答案】(1)轻(14N14N)重(15N15N)半保留复制和分散复制(2)全保留复制半保留复制或分散复制(3)一条中密度带一条轻密度带中、轻半保留复制分散复制能力提升11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14N的培养基中连续复制4次。下列结果不可能的是()A含有14N的DNA分子占7/8B含有15N的脱氧核苷酸链占1/16C复制过程中需游离腺嘌呤脱氧核苷酸600个D复制后共产生16个DNA分子【解析】DNA进行的是半保留复制，又因所用培养基含14N，所以后代含14N的DNA分子占100%，A错误；1个DNA分子连续复制4次会得到16个DNA分子，32条脱氧核苷酸链，其中有2条脱氧核苷酸链为母链(含15N)，位于两个子代DNA分子中，故含15N的脱氧核苷酸链占1/16，B、D正确；DNA分子中不相配对的两种碱基之和等于碱基总数的一半，C与A不配对，故该DNA中A有2001/26040个，而该DNA分子连续复制4次会得到16个DNA，相当于新合成15个DNA分子，故需要游离腺嘌呤脱氧核苷酸1540600(个)，C正确。【答案】A12右图为DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是()Aa和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同Ba链中的值与d链中同项比值相同Ca链中的值与b链中同项比值相同Da链中的值与c链中同项比值不同【解析】DNA复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子。a链中的值等于b链中的值。【答案】C13BrdU能替代T与A配对，而渗入新合成的DNA链中。当用姬姆萨染料染色时，不含BrdU的链为深蓝色，含BrdU的链为浅蓝色。现将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中进行培养，图ac依次表示加入BrdU后连续3次细胞分裂中期，来自1条染色体的各染色体的显色情况(阴影表示深蓝色，非阴影为浅蓝色)。有关说法正确的是()【导学号：73730057】A1个DNA复制3次所产生的DNA分别位于2条染色体上Bb图每条染色体均有1个DNA的2条脱氧核苷酸链都含BrdUCc图中有2条染色单体的所有脱氧核苷酸链都不含BrdUD若再进行分裂，第4次分裂中期则只有1条染色体出现深蓝色【解析】根据DNA分子半保留复制的基本原理，可知图a中1条染色体上的2条染色单体都为深蓝色，其实，每条染色单体上的DNA分子中都含有1条母链(不含BrdU，深蓝色)和1条子链(含BrdU，浅蓝色)，由于母链深蓝色掩盖了子链的浅蓝色，故整个DNA分子即染色单体表现为深蓝色。以此类推，b、c图中的深蓝色都是不含BrdU的母链颜色所致，另1条子链含BrdU，但浅蓝色被掩盖。只有当两条链上均含有BrdU时，浅蓝色才能表现出来，如图b、c中的染色单体上的DNA分子有一部分表现为浅蓝色。3次复制产生了8个DNA分子，分别位于4条或8条染色体上，而不是2条染色体。若再进行分裂，第4次分裂中期则仍有2条染色体出现深蓝色。【答案】B14如图是DNA分子复制的图解，请据图回答下面的问题。(1)图中的1表示_过程，需要_酶的作用。(2)图中的2过程表示以母链为模板进行的碱基的_，参与配对的物质是游离在周围的_。(3)图中的3过程表示形成两个新的_分子，这一过程包括子链中脱氧核糖核苷酸的_与_交互连接以及子链与母链在空间结构上的_化。参与此过程的酶有