3.3DNA的复制课件高一下学期生物人教版必修2(1)3

第3章基因的本质第3节

DNA

的复制课标要求

1

.

概述DNA复制方式的假说及实验依据。2

.

掌握DNA

复制的过程。3

.

归纳DNA

复制的相关计算规律。核心素养

1.

通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA

的遗传物质观。(生命观念)2

.

分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。(科学思维)3.运用假说—演绎法，探究DNA

半保留复制。(科学探究)目录

CONTENTS指点迷津·拨云见日课堂达标·巩固训练一、对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据基础知识·双基夯实1

.

对DNA复制的推测(1)半保留复制I.提出者：沃森和克里克。II.假说：a.解

旋：DNA复

制

时

，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键

_断裂。b.

复制：解开的_两条单链_分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据_碱基互补配对_原则，通过形成_氢键_,结合到作为模板的

单链上。Ⅲ.特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作_半保留复制

。(2)全保留复制DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。

一个DNA

分子复制的结果是得到一个子代DNA

,

一

个

亲代DNA

_。2.DNA

半保留复制的实验证据实验方法：同

位素标记_技术和离心技术。活l

学I巧l练1.沃森和克里克以大肠杆菌为材料，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。(

√

)合I

作|探I

究阅读教材P54思考·讨论内容，思考并回答以下问题：1

.

实验假设：DNA

以_半

保

留的方式复制。2.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

的密度_居

中。3.实验过程：用含有_15NH₄Cl

_

的培养液培养大肠杆菌，标记大肠杆菌的DNA→将大肠杆菌转移到含有

14NH₄Cl_

的培养液中

→不同时刻收集大肠

杆菌并提取

DNA

,

将提取的DNA进行离心处理。4.演绎推理：假设DNA

复制方式是半保留复制，预期实验结果。(1)立即取出，提取DNA,

离心，获得

15

N¹5N-DNA_。(2)繁殖一代，提取DNA,

离心，获得

15N/4N-DNA

_。(3)繁殖二代，提取DNA,

离心，获得_15N/4N-DNA和¹4N/4N-DNA

。5.实验结果：(1)提取亲代DNA→离心→位置靠近试管

底部

_。(2)繁殖一代后，提取DNA→

离心→位置

居

中。(3)繁殖二代后，提取DNA→

离心→1/2位置

居中

,1/2位置更靠上。6.实验结论：实验结果和假设DNA复制方式是半保留复制的预期结果一致，说明DNA

的复制是以_半保留_的方式进行的。7.若将培养后第三代大肠杆菌的DNA提取后进行离心，则靠近试管底部、位置居中和靠近试管的上部的DNA数之比为

0:2:6

-08

.假设DNA

复制方式是全保留复制，预期实验结果：(1)立即取出，提取DNA,

离心，获得15N/15N—DNA。(2)繁殖一代，提取DNA,

离心，获得15N/¹5N-DNA和¹4N/l4N一DNA

。(3)繁殖二代，提取DNA,

离心，获得_15N/15N-DNA和14N/4N一DNA-

-

-0归I

纳I

提I升假说—演绎法分析DNA

半保留复制的实验(1)假说：DNA

的复制是半保留复制。(2)演绎推理亲代大肠杆菌的DNA的两条链都被15N标记，DNA相对分子质量最大，离心时应该靠近试管

的底部如果DNA两条链中都含有¹4N,

那

么DNA相对分子质量最小，离心时应该在试管的上部理

如果DNA两条链中一条含有15N,一条含有¹4N,

那么DNA在离心时应该在试管的中部演绎推亲代大肠杆菌的DNA带只有一条，位置靠近

试管底部第一代细菌(DNA复制了一次)的DNA带只有

一条，在试管中的位置居中第二代细菌(DNA复制了两次)的DNA带有两

条，在试管中一条带的位置居中，另一条带

的位置更靠上的复制方式为半保留复制。(4)实验结论：DNA(3)实验结果实验结果典

例

1

如图所示是研究DNA

复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是(

B)菌种：大肠杆菌培养条件与方法：(1)在含15NH₄Cl的培养基中培养若干代，使DNA均被15N标记(甲图);(2)转至含14NH₄Cl的培养基中培养，每30分钟繁殖一代；(3)取出每代DNA样本，并离心。①丙是转入含14NH₄Cl培养基中繁殖一代的结果

②乙是转入含14NH₄Cl培养基中繁殖二代的结果

③出现丁的结果至少需要60分钟

④戊图表示复制三代后不再具有15N标记的DNA甲

乙

丙

丁

戊A.①④

B.①③C.②③

D.①②③结果模拟图解析：由于

DNA分子是半保留复制，而丙中全为中带，所以丙是转入¹⁴NH₄Cl培养基中复制一代的结果，①正确；乙中是

重带、

中带，而

DNA

分子是半保留复制，所以复制后不可能有全重带的

DNA

存在，②

错误；丁中是

中带、

轻带，说明DNA

已复制两次，而复制一次需要30分钟，所以出现丁的结果至少需要60分钟，③正确；戊中全为轻带，表示不具有15N

标记的

DNA,

而

DNA

分子是半保留复制，15N

标记的DNA

一直存在，④错误。综上所述，B

正确。变式训练①(2023·重庆十九中月考)DNA

的复制方式可能是半保留复制、全保留复制、分散复制。如图为科学家采用同位素标记技

术，利用大肠杆菌探究DNA的复制方式，下列叙述正确的是(D

)转移到含14NH₄Cl的培养液中，细胞分裂1次提取DNA密度梯度离心继续培养细胞分裂1次提取DNA密度梯度离心含15NH₄Cl的培养液中

生长若干代试管③试管②试管①A.比较试管①和②的结果即可证明DNA复制为半保留复制B.

若DNA

为半保留复制方式，则试管③中有轻带和重带两条带，宽度比例为1:1C.

可用噬菌体代替大肠杆菌进行该实验，且提取DNA

更方便D.大肠杆菌在含有15NH₄Cl

的培养液中生长若干代，大肠杆菌DNA的双链可能都含有15N解

析

：比较试管①和②的结果，试管中DNA

带分别为重带和中带，半保留复制和分散复制，子一代DNA带都是中带，所以不能证明

DNA复制为半保留复制，A错误；若DNA为半保留复制方式，则试管②

DNA

带为中带，试管③中DNA

带应有轻带和中带两条带，B

错误；噬菌

体是病毒，没有细胞结构，不能在培养液中独立生活和繁殖，因而不能

代替大肠杆菌进行实验，C

错误；蛋白质和核酸等物质都含有N,

所

以大

肠杆菌在含有15NH₄Cl的培养液中生长若干代，大肠杆菌的DNA的双链

可能都含有15N,D

正确。二

、DNA

复制的过程基础知识·双基夯实1.

概念：以

亲代DNA

_为模板合成

子代DNA_的过程。2.发生时间：细胞分裂前的_间期_(在真核生物中)。3.场所(1)真核生物：主要在细

胞

核

_内，线粒体_和

叶绿体_内也可以进行。(2)原核生物：主要在

拟核。(3)DNA病毒：活的宿主细胞内。4.复制过程(3)重新螺旋：每一条新链与其对应的模板

链盘绕成_双螺旋结构(2)合成子链：a.

模板：解开的每一条母链b.原料：游离的四种

脱氧核苷酸

c.酶：DNA聚合酶等d.

原则：碱基互补配对e.方向：子链合成从5′-端到3′-端(1)解旋：a.需要细胞提供能

量

b.需

要解旋酶的作用

c.

结果：DNA双螺旋的两条链

解开5.

结

果：形成两个_

完全相同_的DNA

分子。6

.特点(1)

边解旋边复制。(2)

半保留_复制。7.准确复制的原因(1)DNA独特的双螺旋_结构，为复制提供了精确的模板。(2)通过_碱基互补配对_,保证了复制能够准确地进行。8

.

意义：将_遗传信息_从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息_的

_

连

续

性。活l

学I巧l练1.DNA

复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同。(×

)2.DNA

双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(×

)3.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(

×

)4.解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键。(

×

)合I

作

|

探1究如图为真核细胞DNA

复制过程的模式图，据图回答相关问题：人3′解旋酶引物5′ATP

ADP+PiDNA聚合酶5′

3'1

.

据图可知，DNA聚合酶使两条子链从_5

′

一端到

3

′

_

一端进行合成。2.合成的两条子链间碱基排列顺序是_互补_

的。3.DNA

复制过程中，解旋酶的作用是将

DNA

双螺旋的两条链解开

；

DNA

聚合酶的作用是

将单个的脱氧核苷酸连接到3′一端。4.如果将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培养基中培养，复制2次后，含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA单链、含14N的DNA单链各是多少提示：含15N的DNA有2个，含14N的DNA有4个，含15N的DNA单链有2条，含14N的DNA单链有6条。5.DNA分子复制具有准确性，那么在任何情况下，DNA分子复制产生的子代DNA分子与亲代DNA分子都完全相同吗为什么提示：不一定。DNA分子复制时，会受到各种因素的干扰，碱基序列可能会发生改变，从而使子代DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。归I纳I提I

升DNA

复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制(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。复制起点TTT复制方向

复制方向

复制方商典

例

2

下图为某真核细胞中DNA复制过程的模

式图，下列叙述正确的是

(

B)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b链

d链3'5'以母链为模板进行碱基互补配对解旋

②c链a链5GcrACr学G①解析：酶①是解旋酶作用于氢键，酶②是DNA

聚合酶催化脱氧核苷酸的连接，A项错误；解旋酶能使双链DNA解开，并且需要消耗ATP

提供能量，C项错误；新的子链与母链通过氢键形成一个新的DNA分

子

，D

项错误。A.

根尖细胞中，DNA复制过程都发生于细胞核内B.

该过程以4种核糖核苷酸为原料C

.

酶1可使磷酸二酯键断开，酶2可催化磷酸二酯键的形成D.a链与c链的碱基序列相同变式训练②(2023·河南郑州期末)下图为DNA

复制过程示意图，

下列有关叙述正确的是(

D

)解

析

：DNA复制主要在细胞核中进行，此外在根尖细胞的线粒体中也能进行，A

错误；该过程表示DNA

分子的复制，以4种脱氧核糖核苷酸

为原料，B

错误；酶1表示的是解旋酶，解旋酶的作用是使氢键断裂，酶2表示DNA

聚合酶，可催化磷酸二酯键的形成，C

错

误

；DNA

分子中两

条链反向平行盘旋成双螺旋结构，根据碱基互补配对原则，a链和c链均

与d链碱基互补，因此a

链与c链的碱基序列相同，D

正确。指点迷津·拨云见日假设将一个全部被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，结果如下：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2个。

③含14N

的DNA

分子数为2”个。

④只含15N的DNA分子数为0个。⑤只含14N的DNA分子数为(2”—2)个。(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA

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)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m·(2n—1)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m-·2n-1个。典

例

3

某未被32P标记的DNA分子含有1000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，将该DNA分子置于含32P的培养基中连续复制3次。下列有关叙述错误的是(

C

)A.

所有子代DNA分子都含32PB.

含32P的子代DNA分子中，可能只有一条链含32PC.

第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4900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解

析

：一

个DNA分子中含有腺嘌呤数=1000-300=700(个),则第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数=700×(2³-22)=2

800(个)

,C错误。课堂达标·巩固训练1.下列有关探究DNA复制过程的叙述，不正确的是(

C

)A.

本实验利用了同位素标记法B.

细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次C.

密度梯度离心后，DNA在试管中的位置与相对分子质量无关D.本实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点解析：

探

究DNA复制的实验是利用同位素15N标记亲代细胞的DNA,

使其在含14N

的培养液中连续分裂两次(在分裂前的间期DNA

都复制一次),分别取分裂一次和分裂两次的细胞DNA,进行密度梯度离

心

，DNA

在试管中的位置取决于DNA

分子所含同位素的情况，即相对分子质量的大小；实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点。2.细菌在含有15N的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,

然后再移入含有14N

的培养基中培养，提取其子代的DNA经

密度梯度离心后，可能出现如图①~⑤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①

C.

第三次分裂的子代DNA

应为③

D.

亲代的DNA应为⑤(

A)解析：

亲代是被15N标记的双链DNA(15N/15N-DNA),

分布于试管底部，经第一次复制所形成的子代D