新教材适用2024-2025学年高中生物第3章基因的本质第3节DNA的复制学案新人教版必修2

第3节DNA的复制课标要求1．概述DNA复制方式的假说及试验依据。2．驾驭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，认同生命的持续与发展观；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实力。(科学思维)3．运用假说—演绎法，探究DNA半保留复制。(科学探究)一、对DNA复制的推想及DNA半保留复制的试验证据基础学问·双基夯实1．对DNA复制的推想(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，游离的脱氧核苷酸依据_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半保留复制的试验证据试验方法：_同位素标记__技术和离心技术。活|学|巧|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为半保留复制的探讨过程中运用了假说—演绎法。(√)合|作|探|究阅读教材P54思索·探讨内容，思索并回答以下问题：1．试验假设：DNA以_半保留__的方式复制。2．试验原理：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．试验过程：用含有_15NH4Cl__的培育液培育大肠杆菌，标记大肠杆菌的DNA→将大肠杆菌转移到含有_14NH4Cl__的培育液中→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，预期试验结果。(1)马上取出，提取DNA，离心，获得_15N/15N－DNA__。(2)繁殖一代，提取DNA，离心，获得_15N/14N－DNA__。(3)繁殖二代，提取DNA，离心，获得_15N/14N－DNA和14N/14N－DNA__。5．试验结果：(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．试验结论：试验结果和假设DNA复制方式是半保留复制的预期结果一样，说明DNA的复制是以_半保留__的方式进行的。7．若将培育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__。8．假设DNA复制方式是全保留复制，预期试验结果：(1)马上取出，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/14N－DNA__。(3)繁殖二代，提取DNA，离心，获得_15N/15N－DNA和14N/14N－DNA__。归|纳|提|升假说—演绎法分析DNA半保留复制的试验(1)假说：DNA的复制是半保留复制。(2)演绎推理(3)试验结果(4)试验结论：DNA的复制方式为半保留复制。典例1如图所示是探讨DNA复制方式的试验，依据这些试验结果进行的推论，正确的是(B)菌种：大肠杆菌培育条件与方法：(1)在含15NH4Cl的培育基中培育若干代，使DNA均被15N标记(甲图)；(2)转至含14NH4Cl的培育基中培育，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培育基中繁殖一代的结果②乙是转入含14NH4Cl培育基中繁殖二代的结果③出现丁的结果至少须要60分钟④戊图表示复制三代后不再具有15N标记的DNAA．①④ B．①③C．②③ D．①②③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培育基中复制一代的结果，①正确；乙中是eq\f(1,2)重带、eq\f(1,2)中带，而DNA分子是半保留复制，所以复制后不行能有全重带的DNA存在，②错误；丁中是eq\f(1,2)中带、eq\f(1,2)轻带，说明DNA已复制两次，而复制一次须要30分钟，所以出现丁的结果至少须要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始终存在，④错误。综上所述，B正确。变式训练❶(2024·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。如图为科学家采纳同位素标记技术，利用大肠杆菌探究DNA的复制方式，下列叙述正确的是(D)A．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试验，且提取DNA更便利D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培育液中生长若干代，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②DNA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，不能在培育液中独立生活和繁殖，因而不能代替大肠杆菌进行试验，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的培育液中生长若干代，大肠杆菌的DNA的双链可能都含有15N，D正确。二、DNA复制的过程基础学问·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．精确复制的缘由(1)DNA独特的_双螺旋__结构，为复制供应了精确的模板。(2)通过_碱基互补配对__，保证了复制能够精确地进行。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|学|巧|练1．DNA复制时新合成的两条链碱基排列依次相同。(×)2．DNA双螺旋结构全部解旋后，起先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|作|探|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：1．据图可知，DNA聚合酶使两条子链从_5′__－端到_3′__－端进行合成。2．合成的两条子链间碱基排列依次是_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′－端__。4．假如将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培育基中培育，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分子复制具有精确性，那么在任何状况下，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：不肯定。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变更，从而使子代DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生变更。归|纳|提|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是从其最右边起先复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。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，并且不须要消耗ATPD．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子解析：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，并且须要消耗ATP供应能量，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。变式训练❷(2024·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)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回旋成双螺旋结构，依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。假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培育液中培育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2n个。④只含15N的DNA分子数为0个。⑤只含14N的DNA分子数为(2n－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的培育基中连续复制3次。下列有关叙述错误的是(C)A．全部子代DNA分子都含32PB．含32P的子代DNA分子中，可能只有一条链含32PC．第三次复制过程中须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须要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数＝700×(23－22)＝2800(个)，C错误。1．下列有关探究DNA复制过程的叙述，不正确的是(C)A．本试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．本试验结果说明白DNA具有半保留复制的特点解析：探究DNA复制的试验是利用同位素15N标记亲代细胞的DNA，使其在含14N的培育液中连续分裂两次(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分子所含同位素的状况，即相对分子质量的大小；试验结果说明白DNA具有半保留复制的特点。2．细菌在含有15N的培育基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入含有14N的培育基中培育，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)A．第一次分裂的子代DNA应为⑤B．其次次分裂的子代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：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DNA中均有一条被15N标记的母链，有一条被14N标记的子链(15N/14N－DNA)，分布于试管中部，应如题图②所示。3．一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是(D)A．1/2 B．1/4C．1/6 D．1/8解析：DNA的复制方式为半保留复制，连续复制3次形成8个DNA分子，含15N的脱氧核苷酸链只有2条，则其占全部脱氧核苷酸链的比例是2/16＝1/8，D项正确。学|霸|记|忆1．半保留复制是指新合成的每个DNA分子中，都保留了原来D