3.3 DNA的复制 人教版（2019）必修2 课堂同步复习课件(共35张PPT)

(共35张PPT)
高中生物人教版
同步复习
第三章第三节 DNA的复制
01
知识小结
02
知识剖析
1提出者：沃森和克里克。
2内容
(1)解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。
(2)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。
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，是半保留复制。
知识点一对dna复制的推测——dna半保留复制假说
1实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。
2研究方法：假说—演绎法。
3实验材料：大肠杆菌。
4实验技术：同位素标记技术和密度梯度离心技术。
5实验原理：只含 N的双链DNA密度大，只含 N的双链DNA密度小，一条链含4N、另一条链含 N的双链DNA密度居中。
知识点二dna半保留复制的实验证据
6实验假设：DNA以半保留的方式复制。
7实验过程
(1)让大肠杆菌在含 NH Cl的培养液中繁殖若干代，
使其DNA双链充分被 N标记。
(2)将部分含 N标记的大肠杆菌转移到含 N的普通培养液中培养。
(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。
(4)将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。
知识点二dna半保留复制的实验证据
8实验预期——离心后应出现3种类型的DNA带
(1)重带(密度最大):两条链都被 N标记的亲代双链DNA( N/ N-DNA)。
(2)中带(密度居中):一条链被 N标记，另一条链含 N的子代双链DNA(1 N/ N-DNA)。
(3)轻带(密度最小):两条链都含 N的子代双链DNA( N/ N-DNA)。
知识点二dna半保留复制的实验证据
9实验结果——与预期相符
(1) N充分标记后取出，提取DNA→离心→全部重带( N/ N-DNA)。
(2)细胞分裂一次(即大肠杆菌繁殖一代)后取出，提取DNA→离心→全部中带( N/ N-DNA)。
(3)细胞分裂两次(即大肠杆菌繁殖两代)后取出，提取DNA→离心→1/2轻带( N/ N-DNA)、1/2中带( N/ N-DNA)。
知识点二dna半保留复制的实验证据
10实验结论
实验结果和预期结果一致，说明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。
知识点二dna半保留复制的实验证据
1概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。
2时期：有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期。
⑨注意无丝分裂和二分裂等任何类型的细胞分裂都有DNA分子的复制。
知识点三dna复制的过程
3场所
主要在真核生物的细胞核中。另外，线粒体、叶绿体等半自主性细胞器以及原核细胞的拟核等也含有DNA,因此，线粒体、叶绿体以及拟核也是DNA复制的场所。
4过程
知识点三dna复制的过程
5 DNA复制的特点
(1)半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
(2)边解旋边复制：亲代DNA利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，氢键断裂，部分双螺旋链解旋，然后以解开的每一段母链为模板，各自合成互补的子链，而不是两条母链完全解开后才合成新的子链。
◎提醒
(1)边解旋边复制和半保留复制都是DNA复制的特点，但半保留复制同时还是DNA复制的方式。
(2)不仅DNA的两条母链是反向平行的，新合成的子链与其对应的模板链也是反向平行的。
知识点三dna复制的过程
6结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。
7.DNA分子准确复制的原因
(1)DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。
(2)DNA通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
8意义：DNA通过复制，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。
知识点三dna复制的过程
将1个被 N充分标记的DNA分子转移到含 N的培养基中培养n(n>0)代，结果如图所示。
从图中可以得到如下规律：
(1)DNA分子数：①子代DNA分子总数=2n
②含 N的DNA分子数=2 ③含 N的DNA分子数=2n
④只含 N的DNA分子数=0 ⑤只含 N的DNA分子数=2n-2
知识点四与dna复制有关的计算
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1
②含 N的脱氧核苷酸链数=2
③含 N的脱氧核苷酸链数=2n+ -2
知识点四与dna复制有关的计算
(3)消耗的脱氧核苷酸数
设亲代DNA中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m×(2n-1)个。
推导过程：一个DNA分子复制n次，可产生2n个子代DNA分子，除亲代DNA的两条母链不需新原料构建外，所有子链皆由新原料构建而成，因此相当于新形成(2n-1)个DNA分子，则需含该碱基(或其互补碱基)的脱氧核苷酸(2n-1)m个。
知识点四与dna复制有关的计算
②在第n次复制时，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m×2n- 个。
推导过程：在计算第n次复制所需某种原料的量时，可据经n次复制可产生2n个DNA分子，得出第n次复制需新构建子链2n条(每个子代DNA分子均有一条新生子链),这2n条新生子链相当于2n/2=2n- 个DNA分子，故第n次复制所需某种原料的量应为2n- 乘以每个DNA分子中该原料的量。
知识点四与dna复制有关的计算
03
综合训练
1.染色体是DNA的主要载体，每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA﹣蛋白质复合体，称为端粒。DNA复制一次，端粒就缩短一段，因而端粒序列限制了DNA的复制次数。生殖细胞和癌细胞中有高活性的端粒酶（由RNA和蛋白质组成），其中的RNA可以充当合成端粒序列的模板。下列有关染色体上DNA复制的叙述中，错误的是（　　）
A．DNA复制过程也是间期染色体形成姐妹染色单体的过程
B．DNA复制时子链延伸都是5'→3'，且有一条与解旋同向
C．端粒序列因复制而缩短的情况最先发生在子链的3'端
D．癌细胞的端粒可以被端粒酶修复，因而能无限次复制
考点01 dna分子的复制过程
【答案】C
【解答】解：A、DNA复制发生在细胞分裂间期，复制后每条染色体形成两条姐妹染色单体，A正确；
B、DNA复制时，子链的延伸方向都是5'→3'。DNA分子的两条链是反向平行的，DNA复制时，一条子链是连续合成，与解旋同向，另一条子链是不连续合成，与解旋反向，B正确；
C、DNA复制时，子链是从5'→3'方向延伸的，所以端粒序列因复制而缩短的情况最先发生在子链的5'端，C错误；
D、癌细胞中存在高活性的端粒酶，端粒酶能以自身RNA为模板合成端粒DNA，修复因复制而缩短的端粒，使癌细胞能无限次复制，D正确。
故选：C。
考点01 dna分子的复制过程
2.M13噬菌体是一种单链DNA病毒（含有A、T碱基共180个），在大肠杆菌细胞内的合成过程如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．在噬菌体DNA的复制过程中SSB
起DNA聚合酶的作用
B．过程①③均需先合成引物来引导子
链延伸
C．过程②产生切口时复制型DNA中
每个磷酸基团都会连接1或2个脱氧核糖
D．①～⑤整个过程中M13噬菌体DNA完成复制需要游离的A+T碱基共180个
考点01 dna分子的复制过程
【答案】C
【解答】解：A、分析题图，SSB结合在复制型DNA分子单链的切口处，推知SSB是单链DNA结合蛋白，SSB可防止解开的两条链重新形成双链，A错误；
B、③过程不需要新的引物，直接以原有正链的切口处3'羟基为引物连接上新的脱氧核苷酸，B错误；
C、过程②产生切口时复制型DNA由环变成链，每个磷酸基团都会连接1或2个脱氧核糖，C正确；
D、据图可知，噬菌体的DNA含有A、T碱基共180个，经过2次复制需要游离的A+T碱基共360个，D错误。
故选：C。
考点01 dna分子的复制过程
3.DNA不仅是静态的“基因档案”，更是动态的“生命指挥官”。下列叙述错误的是（　　）
A．细胞内DNA复制时，会呈现边解旋边复制现象
B．双链DNA分子复制1次，子代DNA分子中均含有母链
C．DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶提供活化能
D．该“生命指挥官”指挥着细胞内蛋白质的合成
考点01 dna分子的复制过程
【答案】C
【解答】解：A、DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件，A正确；
B、DNA进行半保留复制，所以双链DNA分子复制1次，子代DNA分子中均含有母链，B正确；
C、酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，不是提供活化能，C错误；
D、该“生命指挥官”是DNA，DNA通过控制蛋白质的合成，控制生物的性状，D正确。
故选：C。
考点01 dna分子的复制过程
4.如图表示真核细胞中遗传信息的传递和表达过程，1和8表示某种物质。请据图回答下列问题：
（1）图中a、b表示的过程分别是 　 　 、　 　 。
（2）a过程需要的原料为四种 　 　 ，c过程发生的场所为 　 　 。
（3）以下细胞中a、b、c三个过程都能发生的是 　 　 。
A．口腔上皮细胞
B．受精卵细胞
C．高度分化的神经细胞
考点01 dna分子的复制过程
【答案】（1）DNA复制 转录
（2）脱氧（核糖）核苷酸 核糖体
（3）B
【解答】解：（1）DNA分子的复制是以DNA的两条链分别为模板合成子代DNA的过程，故图a为DNA复制；转录只以DNA的一条链为模板合成一条RNA链，故b图为DNA的转录过程。
（2）图a为DNA复制，DNA复制所需要的原料是四种脱氧核糖核苷酸；图c表示在核糖体上以mRNA为模板，利用tRNA为工具合成蛋白质的过程，c过程发生的场所为核糖体。
（3）A，口腔上皮细胞为高度分化的细胞，不能分裂，故不能进行图a中DNA复制，A错误；
B、受精卵细胞可进行细胞分裂和细胞分化，DNA复制发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，活细胞中蛋白质要不断更新，故几乎所有的活细胞（真核细胞无核的细胞除外，如哺乳动物成熟的红细胞）都能进行转录和翻译，故受精卵细胞可进行图中a、b、c三种过程，B正确；
C、高度分化的神经细胞不能分裂，故不能进行图a中DNA复制，C错误。
故选：B。
考点01 dna分子的复制过程
5.某团队对证明DNA半保留复制的实验进行了创新：①将大肠杆菌置于含Cy3荧光（红色荧光）标记dNTP的培养基中培养多代，使亲代DNA双链均带红色荧光；②转移至含Cy5荧光（绿色荧光）标记dNTP的培养基中，分别培养至第1代、第2代；③提取DNA后，用单分子荧光成像技术直接观察单个DNA分子的荧光信号（无需离心分离）。若DNA为半保留复制，下列叙述正确的是（　　）
A．第1代所有DNA分子仅显红色荧光
B．第1代所有DNA分子同时显红、绿双色荧光
C．第2代所有DNA分子仅显绿、红双色荧光
D．第2代所有DNA分子仅显绿色荧光
考点02 证明dna半保留复制的实验
【答案】B
【解答】解：A、第1代DNA分子由原双链（红色）分别作为模板，新合成的链使用Cy5﹣dNTP（绿色），因此每个DNA分子含一条红链和一条绿链，会同时显示红绿双色荧光，A错误；
B、第1代DNA分子由原双链（红色）分别作为模板，新合成的链使用Cy5﹣dNTP（绿色），因此第1代DNA分子均为一条红链和一条绿链，单分子荧光成像会同时显示红绿双色荧光，B正确；
C、第2代DNA分子中，一半为红绿双链，另一半为双绿链（因新合成的链均用Cy5﹣dNTP），因此并非所有DNA仅显绿红双色，C错误；
D、第2代DNA分子中仍有部分含红链（红绿双链），并非全部仅显绿色荧光，D错误。
故选：B。
考点02 证明dna半保留复制的实验
6.下列关于人类对遗传物质探索历程的叙述正确的是（　　）
A．萨顿通过实验证实了基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
B．格里菲思通过肺炎链球菌体内转化实验首次向遗传物质是蛋白质的观点提出了挑战
C．沃森和克里克运用构建物理模型的方法提出了DNA分子的双螺旋结构模型
D．梅塞尔森和斯塔尔利用放射性同位素标记法证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的
考点02 证明dna半保留复制的实验
【答案】C
【解答】解：A、萨顿提出了“基因在染色体上”的假说，但他没有通过实验验证，实验验证是摩尔根完成的，A错误；
B、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验仅发现“转化因子”存在，未明确遗传物质成分，艾弗里的体外转化实验首次挑战了“蛋白质是遗传物质”的观点，B错误；
C、沃森和克里克通过构建DNA的物理模型，提出了DNA双螺旋结构模型，属于物理模型法的典型应用，C正确；
D、梅塞尔森和斯塔尔利用15N（稳定同位素，不是放射性同位素）标记DNA，结合密度梯度离心技术证明DNA半保留复制，D错误。
故选：C。
考点02 证明dna半保留复制的实验
7.大肠杆菌的拟核DNA分子中含有n个核苷酸，用含32P的培养基培养不含32P的大肠杆菌得到如图所示的Ⅱ、Ⅲ两种类型的DNA。下列有关该实验结果的预测与分析，正确的是（　　）
A．DNA第2次复制产生的子代DNA分子中，
类型Ⅱ与Ⅲ的数量比为1：3
B．DNA分子复制完成后，母链和子链中碱基
（A+G）：（T+C）的值一定相等
C．第2次复制需要消耗嘧啶碱基的数目是个
D．一个拟核DNA分子复制n次形成的含32P的脱氧核苷酸单链的数量为2n+1﹣2条
考点02 证明dna半保留复制的实验
【答案】D
【解答】解：A、DNA复制为半保留复制，则该DNA第2次复制产生的DNA有22＝4个，包括Ⅱ、Ⅲ两种类型，比例为1：1，A错误；
B、由于DNA是半保留复制，所以子链有的和母链相同，有的和母链互补，与母链配对的子链中（A+G）与（T+C）的比值与母链互为倒数，与母链相同的子链中（A+G）与（T+C）的比值与母链相同，B错误；
C、拟核DNA分子中含有n个核苷酸，其中嘌呤碱＝嘧啶碱＝个，第2次复制需要消耗嘧啶碱基的数目是（22﹣1）×（）＝n个，C错误；
D、DNA复制n次，形成的脱氧核苷酸的单链有2n+1 条，不含32P的单链有2条，故含32P的脱氧核苷酸单链有2n+1﹣2条，D正确。
故选：D。
考点02 证明dna半保留复制的实验
8.下列关于遗传学经典实验的叙述，正确的是（　　）
A．摩尔根通过果蝇眼色杂交实验，证明了基因在染色体上呈线性排列
B．格里菲思和艾弗里等人通过肺炎链球菌体外转化实验，证明DNA是主要的遗传物质
C．单用烟草花叶病毒的RNA，会使烟草叶片出现病斑
D．“DNA以半保留方式复制”的研究过程中运用了放射性同位素标记技术
考点02 证明dna半保留复制的实验
【答案】C
【解答】解：A、摩尔根的果蝇眼色遗传实验证明了基因在染色体上，没有证明基因在染色体上呈线性排列，A错误；
B、格里菲思的实验说明了S型细菌中存在某种“转化因子”能将R型细菌转化为S型细菌，B错误；
C、烟草花叶病毒感染烟草实验证明了RNA是遗传物质，单用烟草花叶病毒的RNA，会使烟草叶片出现病斑，C正确；
D、“DNA以半保留方式复制”的研究过程中运用的15N是稳定性同位素，D错误。
故选：C。
考点02 证明dna半保留复制的实验