3.3DNA的复制学案 高一下学期生物人教版必修2（有答案）

第 3章 第3节 DNA的复制（第2课时） 学案
学习目标 核心素养
运用假说-演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。 通过对DNA半保留方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。 3、概述DNA复制的条件、过程和特点。 生命观念：DNA准确复制的原因：严格遵循碱基互补配对原则，DNA具有规则的双螺旋 科学思维：演绎和推理-若DNA进行半保留复制，则子一代DNA分子含一条母链和一条子链 科学探究：利用同位素标记法和半保留复制原理，计算推测子代中母琏和子琏的数目和关系 社会责任：关注社会热点中DNA有关的议题
基础知识梳理：（阅读教材，完成下列填空，在教材相应位置进行标注后，识记相关内容）
一、DNA半保留复制的过程
1.以 为模板合成 的过程称为DNA复制。 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的 期，随着染色体的复制而完成的；真核生物的DNA复制发生在 ；原核生物的DNA复制发生在 和细胞质。
2.DNA复制的过程
a.能量（或ATP）；b.解旋酶；c.脱氧核苷酸；d.DNA聚合酶；e.双螺旋结构。
3.DNA复制是一个 的过程，需要 等基本条件。DNA独特的 ，为复制提供了精确的模板，通过 ，保证了能够准确地进行。DNA复制的方式是 ，DNA复制的结果是形成两个 的DNA分子。
4.DNA复制的意义是将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 的连续性。
二、DNA复制的有关计算
“图解法”分析DNA复制相关计算
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，一个DNA分子复制n次，则：
(1)DNA分子数：
① 子代DNA (含14N)分子数＝2n个
② 含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝2个
③ 只含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝0个
④不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝(2n－2)个
⑤亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数=（2n-1）个
(2)脱氧核苷酸链数：
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝（2n＋1）条
②亲代脱氧核苷酸链数(15N) ＝2条
③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)＝(2n＋1－2)条
(3)消耗的脱氧核苷酸数：
若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过连续n次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸数目为m·(2n－1)个。
②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸 m·2n－1 个。
学习目标一：什么是DNA的复制？DNA在什么时候复制？DNA复制的过程如何？
学习目标二：DNA复制的特点有哪些？DNA复制需要哪些条件？DNA复制的场所在哪里？
学习目标三：DNA分子为何能精确复制？DNA复制的意义是什么？
学习目标四：自学检测：1到10题为单选题，11到14题为不定项选择题，选全得5分，选对但不全得3分，选错得0分，共70分）
1．DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，错误的是（ ）
A．子链的延伸方向是5′→3′ B．复制过程需要能量的驱动
C．以半保留复制的方式进行 D．先完全解旋后再合成子链
2．以DNA的一条链“5'—C—T—A—3'”为模板，经复制后产生的子链是（ ）
A．3'—G—A—T—5' B．3'—G—A—U—5'
C．3'—T—A—G—5' D．3'—U—A—G—5'
下图是真核生物的DNA复制的图解，下列叙述错误的是
A．复制是多个起点开始的，但多个起点并非同时开始
B．DNA复制是边解旋边复制，而且是双向复制的
C．真核生物的这种多起点复制可以提高复制的效率
D．DNA的复制过程与解旋酶和RNA聚合酶有关
4．用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在14N的培养液中连续复制3次，则含15N的子代DNA分子个数是（ ）
A．32 B．16 C．8 D．2
5．某DNA分子经过4次复制后，所得到的第5代DNA分子中，含有第1代DNA分子中脱氧核苷酸链的条数有（ ）
A．8条 B．4条 C．2条 D．1条
6．下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是 （ ）
①互补碱基对之间氢键断裂②子链与母链盘旋成双螺旋结构③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④互补碱基对之间氢键合成⑤以两条母链为模板，游离的脱氧核苷酸为原料，进行碱基互补配对
A．①③④②⑤ B．③①⑤④②
C．①④②⑤③ D．③①④②⑤
7．结合图示信息，分析下列选项说法正确的是（ ）
A．此图表示DNA复制过程，需要4种脱氧核苷酸为原料
B．图中解旋酶打开全部氢键后，DNA聚合酶作用于磷酸二酯键
C．两条母链中（A+C）/（T+G）的值相等
D．该过程可以发生在高等植物根尖分生区细胞的细胞核、叶绿体、线粒体中
8．一个双链均为15N标记的DNA分子，在含有14N的环境中连续复制n代，则子代DNA分子中两条链均被14N标记的有（ ）
A．2n个 B．2n-2个 C．2个 D．0个
9．下列关于DNA复制的叙述，错误的是（ ）
A．真核细胞中DNA的复制主要发生于细胞核
B．DNA的复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与
C．一个含有1000个腺嘌呤的DNA复制三次需要7000个尿嘧啶脱氧核苷酸
D．DNA的复制过程中发生的碱基互补配对方式是A－T、T－A、G－C、C－G
10．将DNA 双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，对得到的所有子代大肠杆菌，下列叙述正确的是（ ）
A．所有大肠杆菌都含有15N
B．所有大肠杆菌都含有14N
C．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
D．含有14N的 DNA 分子占全部DNA分子的比例为1/8
学习目标五：11．（不定项选择）下列关于DNA分子复制过程的有关叙述，正确的是（ ）
A．DNA分子复制时在全部解旋之后才开始碱基配对
B．解旋后以两条链各为模板合成两条新的子链
C．在复制过程中需要的条件有模板、酶、原料和能量等
D．一个DNA连续复制3次，理论上能得到8个完全相同的DNA
12．（不定项选择）某DNA分子有1600个碱基对，其中腺嘌呤700个，一条链含15N，一条链含14N。该DNA分子在含14N的溶液中复制2次。下列有关叙述正确的是（ ）
A．复制完成后，含有15N的胸腺嘧啶共有700个
B．复制完成后，含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为4∶1
C．第2次复制过程中，消耗胞嘧啶脱氧核苷酸1800个
D．含有14N的子代DNA分子的两条链都含有14N
13．（不定项选择）如图表示DNA复制的过程。下列有关叙述正确的是（ ）
A．DNA复制均在细胞核内进行，碱基互补配对原则保证了复制准确性
B．DNA分子复制时两条子链合成的方向都是从5’端向到3’端延伸
C．DNA复制过程中需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开
D．DNA分子进行半保留复制，形成两条子链时都是连续合成的
14．下图甲是真核细胞DNA复制过程的模式图，图乙是大肠杆菌DNA复制过程的模式图，箭头表示复制方向。相关叙述错误的是（ ）
A．两者的遗传物质均为环状
B．两者均有双向复制的特点
C．真核细胞DNA复制时，多个起点是同时开始复制
D．真核细胞DNA有多个复制起点，而大肠杆菌只有一个
请将选择题答案填写到下面表格中：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
题号 11 12 13 14
答案
学习目标六：15．（30分）甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从甲图可看出DNA复制的方式是__________。
(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是__________________酶，B是___________酶。
(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有_____________________________。
(4)DNA分子的基本骨架由_________________________________________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过_________________连接成碱基对。
16（附加题）．如图表示与遗传物质相关结构的示意图，请据图回答：
(1)DNA分子复制时，图中④处 ______ （化学键名称）发生断裂。A与T碱基数量相等，G与C碱基数量相等，说明DNA分子的合成遵循 ______ 原则。
(2)图中③的骨架是磷酸基团和 ______ 交替连接。
(3)若该DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，如该DNA分子连续复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 ______ 。
第 3章 第3节 DNA的复制（第2课时）答案
知识梳理：一、1.亲代DNA 子代DNA 间 细胞核、线粒体和叶绿体 拟核 3.边解旋边复制 模板、原料、能量和酶 双螺旋结构 碱基互补配对 半保留复制 完全相同 4.遗传信息 遗传信息
自学检测：1．D 【详解】DNA分子复制时引物与模板的3'端结合，子链的延伸方向是5′→3′，A正确；DNA分子的复制需要能量，该能量通常是ATP，B正确；DNA以半保留复制的方式进行，即子代DNA中有一条链来自亲代DNA，C正确；DNA分子复制是边解旋边复制，D错误。
2．A 【详解】DNA两条链是反向平行的，且遵循碱基的互补配对，故另一条链的序列为：3′-G-A-T-5′，A正确。
3．D 【详解】由图可知有三个复制起点，且三个复制环的大小不一致，故复制是多个起点的，但多个起点并非同时开始，A正确；DNA空间结构为双螺旋，解旋后碱基才会暴露出来，才能进行复制，DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链形成，复制都是从5'端到3'端，故复制是从双向的，B正确；DNA由很多脱氧核苷酸组成，多起点复制可以使DNA片段快速完成复制，提高效率，C正确；DNA复制过程需要解旋酶断开氢键，DNA聚合酶催化磷酸二酯键形成，RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。
4．D 【详解】用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在14N的培养液中连续复制3次，共得到DNA分子8条，由于DNA分子是半保留复制的，故最初的含15N的DNA分子两条链分别形成两个新的DNA分子，故含有15N的子代DNA分子个数是2个。
5．C 【详解】DNA复制亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程,复制的结果是一条DNA复制出两条DNA，所以经过三次复制以后得到的第四代DNA分子共有23=8个。DNA复制具有半保留复制的特点，所以在这8个DNA分子的16条链中，只有2条链是最初的母链，还有14条链是新形成的子链，即含有第一代DNA中脱氧核苷酸链的条数是2条。
6．B 【详解】ABCD、DNA复制时，DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶作用下解旋（即③）；互补碱基对之间氢键断裂（即①）；然后以两条母链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与模板链互补的新子链（即⑤）；子链与模板链互补的碱基对之间通过氢键连接（即④）；最后子链与母链盘旋成双螺旋结构（即②）。故正确的顺序是③①⑤④②，B正确，ACD错误。
7．A 【详解】DNA分子的基本单位是4种游离的脱氧核苷酸，复制时需要4种脱氧核苷酸为原料，A正确；DNA分子复制的过程是边解旋边复制，解旋酶作用于双链间的氢键，DNA聚合酶作用于磷酸二酯键，B错误；在整个DNA分子中，A=T，G=C，即双链中（A+C）/（T+G）的值相等。由于两条母链间遵循碱基互补配对原则，则两条母链中（A+C）/（T+G）的值互为倒数，C错误；高等植物根尖分生区细胞内无叶绿体，该过程可发生在此细胞的细胞核和线粒体中，D错误。
8．B 【详解】一个双链均为15N标记的DNA分子，在含有14N的环境中连续复制n代，得到2n个DNA，由于DNA进行半保留复制，因此含有2个15N-14N的DNA，剩下的（2n-2）个为14N-14N的DNA。
9．C 【详解】真核细胞中的DNA主要存在于细胞核中，故DNA的复制主要发生于细胞核中，A正确；DNA的复制需要解旋酶先使DNA双链打开，氢键断裂，DNA聚合酶再结合到模板链上，催化子链的形成，B正确；一个含有1000个腺嘌呤的DNA复制三次需要7000个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，组成DNA的含氮碱基是A、G、C、T，不存在尿嘧啶脱氧核苷酸，C错误；DNA的复制过程中以DNA链为模板，脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则，可知DNA复制中发生的碱基互补配对方式是A－T、T－A、G－C、C－G，D正确。
10．B 【详解】AC、复制3此后，子代大肠杆菌为23=8个，含有亲代DNA的大肠杆菌为2个，占全部大肠杆菌的比例为2/8=1/4，AC错误；BD、子代共有DNA为8个，由于原料中含有14N，根据DNA分子半保留复制的特点可知，所有大肠杆菌都含有14N，B正确，D错误。
11．BCD 【详解】A、DNA分子复制是边解旋边复制，而不是在全部解旋之后才开始碱基配对，A错误；B、由于DNA复制是半保留复制，因此解旋后分别以两条链为模板合成两条新的子链，B正确；C、在复制过程中需要的条件有模板（DNA的双链）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）和能量（ATP水解提供）等，C正确；D、一个DNA连续复制3次，理论上能得到23=8个完全相同的DNA，D正确。
12．BC 【详解】某DNA分子有新合成的DNA分子，一条链含15N，一条链含14N，因此该DNA分子在含14N的溶液中复制2次后，形成4个DNA分子，只有一条链含15N，另外7条链含14N，又因为某DNA分子有1600个碱基对，其中腺嘌呤700个，只能确定一个DNA分子中胸腺嘧啶有700个，不能确定含有15N的胸腺嘧啶有700个，A错误；某DNA分子有新合成的DNA分子，一条链含15N，一条链含14N，因此该DNA分子在含14N的溶液中复制2次后，形成2个DNA分子，只有一个含15N的DNA分子，4个DNA分子均含14N，因此14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为4：1，B正确；某DNA分子有1600个碱基对，其中腺嘌呤700个，因此该DNA分子含有胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为1600-700=900个，第2次复制过程中，需要胞嘧啶脱氧核苷酸=900×（22-1）-900×（21-1）1=1800个，C正确；某DNA分子有新合成的DNA分子，一条链含15N，一条链含14N，因此该DNA分子在含14N的溶液中复制2次后，形成4个DNA分子，其中1个DNA分子一条链含15N，一条链含14N，另外3个DNA分子两条链均含14N，因此含有14N的子代DNA分子的两条链不一定都含有14N，D错误。
13．BC 【详解】A、真核生物DNA主要分布在细胞核中，原核生物中DNA主要分布在拟核区域。对于真核细胞来说，DNA复制不仅可以在细胞核中进行，也能在线粒体和叶绿体中进行，A错误；B、DNA分子两条链反向平行，复制时子链只能是从5’端向到3’端延伸，B正确；C、在DNA复制过程中，双链的解开是进行DNA复制的前提，需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，C正确；D、新合成的DNA的两条子链中，一条子链的合成是连续的，另一条子链的合成是不连续的，D错误。
14．AC 【详解】真核生物核内遗传物质是双螺旋结构的DNA分子，大肠杆菌遗传物质是环状DNA分子，A错误；由图可知，直核生物和大肠杆菌均可以同时进行双向复制，B正确；由甲图可知，真核生物DNA复制时，形成的解旋链长度不同，表示在不同起点处开始的时间不同，C错误；由图可知，真核生物DNA有两个复制起点，所以真核生物有多个复制起点，大肠杆菌只有一个起点，D正确；
15．(1)半保留复制 (2)解旋 DNA聚合 (3)线粒体、叶绿体 (4)脱氧核糖和磷酸 氢键
16．(1)氢键 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 (3)
(3)若该DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，如该DNA分子连续复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（23-1）（）=。