2018-2019学年高中生物人教版必修二教师必备用书：第3章 基因的本质 第3节 Word版含答案

第3节DNA的复制一、DNA分子复制方式的推测和实验证据1．对DNA分子复制的推测(1)提出者：沃森和克里克。

(2)假说①解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂。

②复制：解开的两条单链作为复制的模板，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。

(3)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，这种复制方式被称做半保留复制。

2．DNA分子复制的实验证据(选学)(1)实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心技术。

(2)实验原理①DNA的两条链都用15N标记，那么这样的DNA分子密度最大，离心时应该在试管的底部。

②两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子密度最小，离心时应该在试管的上部。

③两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子离心时应该在试管的中部。

(3)实验过程(4)实验结果①立即取出，提取DNA →离心→全部重带。

②繁殖一代后取出，提取DNA →离心→全部中带。

③繁殖两代后取出，提取DNA →离心→12轻带、12中带。

(5)实验结果和预期的一致，说明DNA 的复制是以半保留的方式进行的。

例1 沃森和克里克在发表了DNA 分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA 自我复制的假说。

下列有关假说内容的叙述不正确的是( )A ．DNA 复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂B ．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上C ．形成的DNA 分子包括一条模板单链和一条新链D ．形成的两个DNA 分子是由两条母链、两条子链分别结合而成答案 D解析 沃森和克里克提出的DNA 自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA 分子包括一条母链和一条子链。

例2 在氮源为14N 和15N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA 分子分别为14N －DNA(相对分子质量为a)和15N －DNA(相对分子质量为b)。

将亲代大肠杆菌转移到含14N 的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。

下列对此实验的叙述不正确的是( )A ．Ⅰ代细菌DNA 分子中一条链是14N ，另一条链是15NB ．Ⅱ代细菌含15N 的DNA 分子占全部DNA 分子的14C ．预计Ⅲ代细菌DNA 分子的平均相对分子质量为7a ＋b 8D ．上述实验结果证明DNA 分子的复制方式为半保留复制答案 B解析 15N －DNA 在14N 的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA 分子均含有一条15N 的DNA 链和一条14N 的DNA 链。

这样的DNA 用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。

Ⅰ代的两个DNA 分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA 分别为全14N －DNA 分子和14N 、15N －DNA 分子。

此时，将该DNA 作离心处理，产生的DNA 沉淀应该分别位于试管的上部和中部。

含15N 的DNA 分子占全部DNA 分子的12。

Ⅲ代细菌DNA 分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7a ＋b)，则Ⅲ代细菌DNA 分子的平均相对分子质量为7a ＋b 8。

二、DNA 分子复制的过程1．DNA 复制的概念：以亲代DNA 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第一次分裂前的间期。

3．过程4．结果：形成两个完全相同的DNA 分子。

5．特点(1)边解旋边复制。

(2)半保留复制。

6．意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。

例3 下图表示DNA 分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是( )A ．DNA 复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA 双链之间的氢键，使两条链解开B ．DNA 分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段答案 C解析DNA复制需要以DNA的两条链为模板，因此DNA分子复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开；由图可知，DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反；图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点；DNA聚合酶的作用是将单个游离的脱氧核苷酸连接成DNA片段。

例4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B．DNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子C．真核生物DNA复制的场所只有细胞核D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链答案 A解析DNA复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程；真核生物DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行；DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。

1．判断正误(1)所有的细胞都能进行DNA复制()(2)DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为DNA复制的模板()(3)DNA双螺旋全部解开后，再开始进行DNA复制()(4)DNA解旋酶破坏的是氢键，不能将DNA分解成脱氧核苷酸()答案(1)×(2)√(3)×(4)√2．下列关于DNA复制过程的顺序，正确的是()①互补碱基对之间氢键断裂②互补碱基对之间氢键合成③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对⑤子链与母链盘绕成双螺旋结构A．①③④②⑤B．③①⑤④②C．①④②⑤③D．③①④②⑤答案 D解析DNA复制的基本过程是：解旋→合成子链→双链螺旋化，在解旋时互补碱基对之间的氢键断裂，在合成子链时重新形成新的氢键。

3．DNA的复制保持了亲子代间遗传信息的连续性，DNA的复制不可能发生在() A．细胞核B．叶绿体C．线粒体D．核糖体答案 D4．下列有关探究DNA复制过程的说法，不正确的是()A．本实验利用了同位素示踪法B．细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次C．密度梯度超速离心后，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答案 C解析探究DNA复制的实验是利用15N标记亲代细胞的DNA，在含14N的培养液中连续分裂两次(在分裂的间期DNA都复制一次)，分别取分裂一次和分裂两次的细胞DNA，进行密度梯度超速离心，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。

5．如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：(1)DNA复制发生在___________________________期。

(2)②过程称为____________。

(3)③中的子链是____________。

(4)③过程必须遵循____________原则。

(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有____________的特点。

答案(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间(2)解旋(3)Ⅱ、Ⅲ(4)碱基互补配对(5)半保留复制[对点训练]题组一DNA分子复制的实验证据1．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()答案 D解析因为DNA复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中，故A 、B 项错误；因为第二次复制时得到的4个DNA 分子中，都有一条DNA 子链是在第二次复制时形成的，而C 项中只有两个DNA 分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，故C 项错误，D 项正确。

2．将在含15NH 4Cl 的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH 4Cl 的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心，则下列说法中不正确的是( )A ．细胞经过一次分裂和离心后，DNA 位于试管的中层B ．细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA 位于试管的中层，另一半DNA 位于上层C ．细胞经过三次分裂和离心后，34的DNA 位于试管的中层，14的DNA 位于试管的上层 D ．该实验可以证明DNA 的复制是半保留复制答案 C解析 细胞经过一次分裂和离心后，所形成的每个子代DNA 分子中的两条链中一条链含15N ，另一条链含14N ，位于试管的中层，A 项正确；细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA 位于试管的中层，另一半DNA 位于上层，B 项正确；细胞经过三次分裂和离心后，有34的DNA 位于试管的上层，14的DNA 位于试管的中层，C 项错误；该实验可以证明DNA 的复制是半保留复制，D 项正确。

3．在生命科学研究中，“同位素示踪技术”是经常使用的研究手段。

将大肠杆菌的DNA 分子用3H 标记后，放在普通培养基中繁殖两代，并跟踪检测子代细菌的放射性(如图所示)，该实验有力地证明了( )A ．DNA 分子复制需要3HB ．DNA 分子通过复制进行繁殖C ．DNA 分子进行半保留复制D ．DNA 分子复制需要在细菌体内进行答案 C4.某DNA 含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。

若该DNA 分子以15N 同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图①所示；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图②所示。

则下列有关分析中正确的是( )A ．X 层中的DNA 只有14N 标记，Y 层中的DNA 只有15N 标记B ．W 层中含15N 标记的胞嘧啶3 150个C ．W 层与Z 层的核苷酸数之比为1∶4D ．X 层中含有的氢键数是Y 层的3倍答案 B解析 由于DNA 复制为半保留复制，故X 层为中带，应是含有15N 和14N 的DNA ，A 错误；由于DNA 复制3次，产生了8个DNA ，共有16条链，则Z 含有2条14N 链，W 含有14条15N 链。

由题意可知，每个DNA 含胞嘧啶3 000×15%＝450(个)，故W 层中含15N 链的胞嘧啶为450×14÷2＝3 150(个)，B 正确；W 层与Z 层核苷酸数之比为14∶2＝7∶1，C 错误；X层为2个DNA ，Y 层为6个DNA ，故X 层氢键数为Y 层的13，D 错误。

题组二 DNA 分子复制的过程5．下列有关真核细胞DNA 分子复制的叙述，正确的是( )A ．复制形成的两个子代DNA 分子共4个游离的磷酸基团B ．DNA 复制时只以一条脱氧核苷酸链作为模板C ．DNA 聚合酶催化碱基对之间的连接D ．复制过程中先全部解旋，再进行半保留复制答案 A解析 每个DNA 分子含有2个游离的磷酸基团，因此复制形成的两个子代DNA 分子共有4个游离的磷酸基团，A 正确；DNA 复制时两条脱氧核苷酸链都作为模板，B 错误；DNA 聚合酶催化游离的脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键从而连接成DNA 片段，C 错误；DNA 复制过程中边解旋，边进行半保留复制，D 错误。