第3章第3節(jié)第2課時(shí)DNA的復(fù)制課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)概述DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制。1.概述DNA復(fù)制的過程2.進(jìn)行與DNA復(fù)制相關(guān)的問題計(jì)算自主梳理1.DNA分子復(fù)制的過程（1）DNA的復(fù)制是指的過程。在真核生物中，這一過程發(fā)生在，隨著的復(fù)制而完成的。（2）復(fù)制開始時(shí)，在細(xì)胞提供的的驅(qū)動(dòng)下，(圖中序號(hào))將DNA雙螺旋的兩條鏈解開，這個(gè)過程叫做，既下圖中序號(hào)對(duì)應(yīng)過程。然后，(圖中序號(hào))等以解開的每一條為模板，以細(xì)胞中游離的4種(圖中序號(hào))為原料，按照原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條。隨著模板鏈過程的進(jìn)行，新合成的子鏈也在不斷地延伸。同時(shí)，每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的盤繞成結(jié)構(gòu)。這樣，復(fù)制結(jié)束后，一個(gè)DNA分子就形成了兩個(gè)的DNA分子。圖中⑤⑥⑦⑧序號(hào)處對(duì)應(yīng)碳原子的序號(hào)依次是：。新復(fù)制出的兩個(gè)子代DNA分子，通過分配到子細(xì)胞中去。2.DNA復(fù)制的特點(diǎn)和意義（1）DNA分子的復(fù)制是一個(gè)的過程，復(fù)制需要等基本條件。DNA分子獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的，通過，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。（2）DNA分子通過復(fù)制，將從親代傳給了子代，從而保持了的連續(xù)性。預(yù)習(xí)檢測(cè)1．某DNA分子有400個(gè)堿基對(duì)，其中胸腺嘧啶120個(gè)，那么DNA分子中含有的氫鍵和游離的磷酸基數(shù)分別是（）A．400個(gè)、2個(gè)B．400個(gè)、4個(gè)C．920個(gè)、800個(gè)D．1080個(gè)、2個(gè)2．某DNA中堿基總數(shù)為200個(gè)，A＋T占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈(b)上的G占DNA堿基總數(shù)的比例是（

）A．35% B．29% C．28% D．17.5%3．已知某DNA分子片段中有800個(gè)堿基，其中鳥嘌呤有220個(gè)，該DNA分子中含有胸腺嘧啶的個(gè)數(shù)是（）A．180 B．220 C．400 D．3604．DNA的一個(gè)單鏈中（A+G）/（T+C）=0．2，該比值在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中分別是（）A．0．4和0．6 B．5和1．0 C．0．4和0．4 D．0．6和1．05．一條雙鏈DNA分子,G和C占全部堿基的44%,其中一條鏈的堿基中,26%是A,20%是C,那么其互補(bǔ)鏈中的A和C分別占該鏈全部堿基的百分比是（

）A．28%和22% B．30%和24% C．26%和20% D．24%和30%6．已知DNA分子中，堿基對(duì)A=T以兩個(gè)氫鍵相連，G=C以三個(gè)氫鍵相連。若某DNA分子中含100個(gè)腺嘌呤（占總數(shù)的20%），則該DNA分子中共有氫鍵（

）A．350個(gè) B．500個(gè) C．650個(gè) D．1000個(gè)7．在果蠅DNA的堿基組成中，如果腺嘌呤占29．30％，那么鳥嘌呤的百分比是（）A．29．3％ B．20．7％ C．58．6％ D．41．4％8．已知某DNA分子中，C占全部堿基總數(shù)的17%，其中一條鏈中的A與G分別占該鏈堿基總數(shù)的37%和16%，則在它的互補(bǔ)鏈中，A與G占該鏈堿基總數(shù)的比例分別為（

）A．37%，16% B．29%，18% C．16．5%，17% D．33%，17%9.DNA復(fù)制時(shí)子鏈從5′端到3′端延伸，合成的兩條鏈分別稱為前導(dǎo)鏈和后隨鏈，復(fù)制過程如圖所示，下列相關(guān)敘述正確的是()A.DNA聚合酶作用的部位是氫鍵，DNA連接酶作用的部位是磷酸二酯鍵B.DNA聚合酶沿母鏈的3′端到5′端移動(dòng)，兩條子鏈都是由左向右合成C.DNA復(fù)制過程中解旋酶將兩條鏈完全解旋后進(jìn)行復(fù)制，可以減少?gòu)?fù)制所需時(shí)間D.引物在前導(dǎo)鏈的合成過程中引發(fā)一次，后連續(xù)合成，而后隨鏈需多個(gè)引物參與10.將兩個(gè)兩條鏈均被3H標(biāo)記的M基因?qū)肽硠?dòng)物(2n＝40)精原細(xì)胞的染色體中，然后置于不含3H的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，經(jīng)過兩次細(xì)胞分裂后產(chǎn)生4個(gè)子細(xì)胞，測(cè)定子細(xì)胞的染色體被標(biāo)記情況。不考慮互換和染色體變異，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.4個(gè)子細(xì)胞中被3H標(biāo)記的染色體總條數(shù)最多為4條，最少為2條B.每個(gè)子細(xì)胞中被3H標(biāo)記的染色體所占比例可能有4種情況C.若4個(gè)子細(xì)胞中只有3個(gè)含有3H，則一定進(jìn)行了有絲分裂D.若4個(gè)子細(xì)胞中只有2個(gè)含有3H，則一定進(jìn)行了減數(shù)分裂11.下圖是某染色體DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：（1）該DNA分子有____個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，兩條單鏈按_______方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）如果將14N標(biāo)記的細(xì)胞培養(yǎng)在含15N標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，細(xì)胞在該培養(yǎng)液中分裂5次，DNA分子也復(fù)制5次，則得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子數(shù)和含15N的DNA分子數(shù)的比例為________。（3）若該DNA分子共有a個(gè)堿基，其中腺嘌呤有m個(gè)，則該DNA分子復(fù)制5次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸_______個(gè)。?探究DNA的復(fù)制相關(guān)計(jì)算【情景材料】1個(gè)DNA片段含有脫氧核苷酸a個(gè)、腺嘌呤脫氧核苷酸b個(gè)，復(fù)制n次要消耗脫氧核苷酸多少個(gè)？其中腺嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)，鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？其中，第n次復(fù)制要消耗脫氧核苷酸多少個(gè)？其中腺嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)，鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？【問題探究】1.一個(gè)DNA經(jīng)過n次復(fù)制，子代DNA的分子數(shù)有多少個(gè)？含親代DNA分子鏈的DNA分子有幾個(gè)？不含親代DNA鏈的DNA有多少個(gè)？2.一個(gè)DNA分子經(jīng)n次復(fù)制，子代DNA脫氧核苷酸鏈共有多少條？親代DNA鏈有幾條？新合成的脫氧核苷酸鏈有多少鏈？3.復(fù)制n次要消耗脫氧核苷酸多少個(gè)？其中消耗腺嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)，消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？4.第n次復(fù)制產(chǎn)生子代DNA多少個(gè)？要消耗脫氧核苷酸多少個(gè)？其中腺嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)，鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？其中，第n次復(fù)制要消耗脫氧核苷酸多少個(gè)？其中腺嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)，鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？要點(diǎn)歸納1．DNA分子復(fù)制的過程2．歸納法求解DNA分子中的堿基數(shù)1）在DNA雙鏈中，嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相同，即A+G=T+C。2）在DNA雙鏈中，互補(bǔ)堿基之和的比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中想等，即若在一條鏈中（A+T）/（G+C）=m，則在互補(bǔ)鏈及整個(gè)DNA分子中，（A+T）/（G+C）=m。3）在DNA雙鏈中，非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，在整個(gè)DNA分子中為1，即若在DNA一條鏈中（A+G）/（T+C）=a，則在其互補(bǔ)鏈中（A+G）/（T+C）=1/a，而在整個(gè)DNA分子中（A+G）/（T+C）=13．分析DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算1）將1個(gè)含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則2）DNA復(fù)制過程中消耗脫氧核苷酸數(shù)（若親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個(gè)）（1）若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為：m·（2n－1）。（2）第n次復(fù)制所需該種脫氧核苷酸數(shù)目為：m·2n1。【注意問題】1.DNA能夠自我復(fù)制的基礎(chǔ)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模版，堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。2.1個(gè)DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生2個(gè)DNA分子。3.DNA復(fù)制過程中，游離的脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成子鏈。4.1個(gè)DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制，產(chǎn)生的子代DNA分子數(shù)為2n個(gè)，且2n=2+(22－2)，其中n≥1，2指不論n是幾，含親代DNA分子鏈的都只有2個(gè)，不含親代鏈的DNA分子都是22－2。5.1個(gè)DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制，產(chǎn)生的子代DNA分子的總鏈數(shù)為2n+1個(gè)，且2n+1=2+(22+1－2)，其中n≥1，2指不論n是幾，含親代DNA分子的鏈都只有2個(gè)，新合成的DNA鏈都是22+1－2。典例精講【例1】下圖為DNA復(fù)制過程模式圖，下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是（

）A．該過程可發(fā)生在細(xì)胞核中，也可發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中B．酶②為DNA聚合酶，其作用是催化堿基對(duì)之間形成氫鍵C．該過程以游離的脫氧核苷酸為原料，并遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則D．一般情況下，甲、乙兩個(gè)子代DNA分子是完全相同的【答案】B【解析】由于DNA分布在細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中，故圖示DNA復(fù)制的場(chǎng)所可發(fā)生在細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)（線粒體和葉綠體）中，A正確；酶②為DNA聚合酶，其作用是催化一條DNA單鏈的磷酸二酯鍵的形成，B錯(cuò)誤；DNA復(fù)制過程以游離的核苷酸為原料，并遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)（AT、GC）原則，C正確；一般情況下，甲、乙兩個(gè)子代DNA分子是完全相同的，子代DNA分子與親代DNA分子所蘊(yùn)含的遺傳信息相同，D正確?！纠?】如圖表示真核細(xì)胞中核DNA的合成過程，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．圖示過程每個(gè)起點(diǎn)在一個(gè)細(xì)胞周期中只起始一次B．DNA聚合酶只能從引物的3'端連接脫氧核苷酸C．圖中的酶能使A與U、G與C之間的氫鍵斷裂D．圖中DNA的復(fù)制為多起點(diǎn)半保留復(fù)制【答案】C【解析】在一個(gè)細(xì)胞周期中，DNA只復(fù)制一次，因此圖示過程每個(gè)起點(diǎn)在一個(gè)細(xì)胞周期中只起始一次，A正確；DNA復(fù)制時(shí)，DNA聚合酶只能從引物的3'端連接脫氧核苷酸，因此子鏈只能從5'端向3'端延伸，B正確；圖中的酶是解旋酶，能使DNA中的A與T、G與C之間的氫鍵斷裂，C錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，DNA的復(fù)制有多個(gè)起點(diǎn)；新合成的DNA保留了原來DNA分子中的一條鏈，所以DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，D正確?！纠?】把含14N的大腸桿菌培養(yǎng)在氮源為15N的培養(yǎng)液中。完成一次細(xì)胞分裂后，再放回氮源為14N的環(huán)境中培養(yǎng)，DNA復(fù)制一次后，將大腸桿菌進(jìn)行密度梯度離心，分離DNA，如果DNA是以半保留方式復(fù)制，則DNA組成分析應(yīng)為（

）A．3/4輕氮型、1/4中間型 B．1/4輕氮型、3/4中間型C．1/2中間型、1/2重氮型 D．1/2輕氮型、1/2中間型【答案】D【解析】將含14N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含15N的培養(yǎng)液中，完成一次細(xì)胞分裂后所形成的2個(gè)子代DNA分子都是中間型，再放回原環(huán)境中復(fù)制一次后，形成4個(gè)DNA分子，其中有2個(gè)DNA分子的一條鏈含15N，另一條鏈含14N；另外2個(gè)DNA分子兩條鏈均含14N，所以子代DNA組成分析為1/2輕氮型、1/2中間型。ABC錯(cuò)誤，D正確。1．DNA分子復(fù)制的過程2．歸納法求解DNA分子中的堿基數(shù)1）在DNA雙鏈中，嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相同，即A+G=T+C。2）在DNA雙鏈中，互補(bǔ)堿基之和的比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中想等，即若在一條鏈中（A+T）/（G+C）=m，則在互補(bǔ)鏈及整個(gè)DNA分子中，（A+T）/（G+C）=m。3）在DNA雙鏈中，非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，在整個(gè)DNA分子中為1，即若在DNA一條鏈中（A+G）/（T+C）=a，則在其互補(bǔ)鏈中（A+G）/（T+C）=1/a，而在整個(gè)DNA分子中（A+G）/（T+C）=13．分析DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算1）將1個(gè)含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則2）DNA復(fù)制過程中消耗脫氧核苷酸數(shù)（若親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個(gè)）（1）若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為：m·（2n－1）。（2）第n次復(fù)制所需該種脫氧核苷酸數(shù)目為：m·2n1。1．關(guān)于DNA分子的復(fù)制方式曾有三種假說：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和分散復(fù)制，科學(xué)家以大腸桿菌為材料進(jìn)行如圖1實(shí)驗(yàn)，并分別在第6、13、20分鐘時(shí)提取大腸桿菌DNA，經(jīng)密度梯度離心后，測(cè)定紫外光吸收光譜，結(jié)果如圖2中b、c、d所示，則下列說法錯(cuò)誤的是（）（注：大腸桿菌約20分鐘繁殖一代；紫外光吸收光譜的峰值位置即為離心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明該位置的DNA數(shù)量越多）A．實(shí)驗(yàn)過程中需要提取親代DNA分子，用于對(duì)照B．本實(shí)驗(yàn)不可以通過測(cè)定放射性強(qiáng)度來最終確定DNA的復(fù)制方式C．若將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物加熱至100℃后再離心，無論是哪種復(fù)制方式，每個(gè)峰值均等大D．將實(shí)驗(yàn)延長(zhǎng)至40分鐘，若為半保留復(fù)制，則峰值個(gè)數(shù)為2，一個(gè)峰值出現(xiàn)在Q點(diǎn)位置，另一個(gè)出現(xiàn)在Q點(diǎn)上方位置A．定時(shí)取樣大腸桿菌并提取其DNA進(jìn)行離心，無法通過檢測(cè)其放射性確定其在離心管中的位置B．隨著大腸桿菌增殖代數(shù)的增加，離心管內(nèi)距離離心軸最遠(yuǎn)處的DNA的含量比例減小C．由圖中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推知該細(xì)菌的細(xì)胞周期大約為8hD．未經(jīng)熱變性處理的子代DNA進(jìn)行密度梯度離心也能出現(xiàn)兩種條帶3．科學(xué)家用DNA分子的兩條單鏈均只含有15N（表示為15N15N）的大腸桿菌作為實(shí)驗(yàn)材料，在以14NH4Cl為唯一氮源的普通培養(yǎng)液中繁殖一代后，在轉(zhuǎn)移到以15NH4Cl為唯一氮源的普通培養(yǎng)液中繁殖兩代，則理論上DNA分子的組成類型和比例分別是（

）A．有15N14N和15N15N兩種，其比例為1：3B．有15N14N和15N14N兩種，其比例為3：1C．有15N14N和15N14N兩種，其比例為3：1D．有15N14N和14N14N兩種，其比例為1：34．“噬菌體侵染大腸桿菌”的實(shí)驗(yàn)示意圖如圖所示。已知在以下實(shí)驗(yàn)條件中，該噬菌體在大腸桿菌中每20分鐘復(fù)制一代，不考慮大腸桿菌裂解，下列敘述正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)證明了DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制B．離心前應(yīng)充分?jǐn)嚢枋勾竽c桿菌裂解，釋放出子代噬菌體C．提取A組試管III沉淀中的子代噬菌體DNA，僅少量DNA含有32PD．B組試管III上清液中的放射性強(qiáng)度與接種后的培養(yǎng)時(shí)間成正比5．結(jié)核分枝桿菌又稱結(jié)核桿菌，是引起結(jié)核病的病原菌，可侵染全身器官，其中以肺結(jié)核最為常見。結(jié)核桿菌的擬核中含有裸露的環(huán)狀雙鏈DNA分子，假設(shè)該DNA分子中含有1000個(gè)堿基對(duì)，其中腺嘌呤有400個(gè)。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A．結(jié)核桿菌擬核DNA分子的一條單鏈中，相鄰的兩個(gè)堿基通過磷酸二酯鍵連接B．一個(gè)結(jié)核桿菌的擬核DNA分子中含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)C．欲探究DNA的復(fù)制方式，可用15N標(biāo)記結(jié)核桿菌的擬核DNA，并檢測(cè)其子代DNA的放射性D．一個(gè)結(jié)核桿菌的擬核DNA分子復(fù)制3次，共需要4.2×103個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸6．DNA在生物的遺傳和變異中發(fā)揮著重要的作用，真核細(xì)胞內(nèi)存在著游離于染色體基因組外的環(huán)狀DNA（eccDNA）。某eccDNA分子中含有1200個(gè)堿基對(duì)，其中一條鏈上C+G所占的比例為60%。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．DNA復(fù)制時(shí)，脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下連接到脫氧核苷酸鏈的3'端B．該eccDNA連續(xù)復(fù)制3次，會(huì)消耗3360個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸C．細(xì)胞缺水和營(yíng)養(yǎng)不足將影響DNA的堿基組成D．DNA的兩條脫氧核苷酸鏈之間通過氫鍵連接7．左氧氟沙星的作用機(jī)制是通過特異性抑制細(xì)菌DNA旋轉(zhuǎn)酶的活性，阻止細(xì)菌DNA的復(fù)制而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。迄今為止，只在原核生物中發(fā)現(xiàn)了DNA旋轉(zhuǎn)酶。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A．左氧氟沙星可抑制DNA聚合酶從而抑制人體細(xì)胞的DNA復(fù)制，故毒副作用很大B．DNA復(fù)制時(shí)以每條單鏈為模板，DNA聚合酶沿模板鏈的5'端向3'端方向移動(dòng)C．一個(gè)含有m個(gè)腺嘌呤的DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制，共消耗腺嘌呤脫氧核苷酸m·2n1個(gè)D．一個(gè)DNA在體外復(fù)制n次所得的DNA分子中，含有親代母鏈的DNA分子占1/2n18．如圖為真核細(xì)胞內(nèi)某基因（15N標(biāo)記）的結(jié)構(gòu)示意圖，假設(shè)該DNA分子中有堿基5000對(duì)，A+T占?jí)A基總數(shù)的56%，若該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，下列敘述正確的是（）A．第4次復(fù)制過程中需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸17600個(gè)B．子代DNA中含15N的DNA比例為1/8C．④表示腺嘌呤，DNA聚合酶作用于①處D．②處堿基對(duì)丟失，一定會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄出的mRNA改變，但不一定引起生物性狀改變9．大腸桿菌在含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)液中培養(yǎng)后，再轉(zhuǎn)移到含有14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，9小時(shí)后提取DNA進(jìn)行分析，得出含15N的DNA占總DNA的比例1/16，則大腸桿菌的分裂周期是（）A．1.1小時(shí) B．1.3小時(shí)C．1.8小時(shí) D．2.2小時(shí)10．下列與某生物雙鏈DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制有關(guān)的敘述，錯(cuò)