3.3 DNA的复制 讲义【新教材】2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修二

基因的本质
第3节
DNA的复制
【素养目标】
掌握DNA的复制场所、条件及特点。
认识DNA分子数。
【必备知识】
实验证据——半保留复制
材料：大肠杆菌
方法：同位素示踪法
二、DNA的复制
场所：细胞核
时间：细胞分裂间期。（即有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期）
3．基本条件：①
模板：开始解旋的DNA分子的两条单链（即亲代DNA的两条链）；
②
原料：是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸；
③
能量：由ATP提供；
④
酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。
过程：①解旋；②合成子链；③形成子代DNA
特点：①边解旋边复制；②半保留复制
6．原则：碱基互补配对原则
7．精确复制的原因：①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;
　　　　　　　　②碱基互补配对原则保证复制能够准确进行。
8．意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性
简记：一所、二期、三步、四条件
1.
DNA分子数
(1)子代DNA分子总数=2n个。
(2)含15N的DNA分子数=2个。
(3)含14N的DNA分子数=2n个。
(4)只含15N的DNA分子数=0个。
(5)只含14N的DNA分子数=(2n
-2)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)含IN的脱氧核苷酸链数=2条。
(3)含"N的脱氧核苷酸链数=(2n+1-2)条。
3.消耗的脱氧核苷酸数:设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个。(1)经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m.(2n-1)个。
(2)在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m-2n-1个。
【本节重点】
碱基对之间的氢键，可用解旋酶断开，也可在高温下自动断开。
若在复制过程中出现碱基增添、缺失或替换就会发生基因突变。
【例题解析】
例1.假如某大肠杆菌的DNA分子用15N标记后其相对分子质量为a，用14N标记后其相对分子质量为b。现将用15N标记后的大肠杆菌，培养在含有14N的培养基中，则子一代、子二代的DNA分子平均相对分子质量分别为（??
）
A.?(a＋b)/2；(a＋3b)/4?????????B.?a＋b；a＋3b????????C.?(a＋b)/2；(a＋b)/2?????????D.?a＋b；(a＋b)/3
例2.细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使细菌的DNA皆含有15N，然后再移入含14N的培养基中培养，提取其子代的DNA进行梯度离心，下图①-⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（???
）
A.?第一次分裂的子代DNA应为⑤????????????????????????????B.?第二次分裂的子代DNA应为①
C.?第三次分裂的子代DNA应为③????????????????????????????D.?亲代的DNA应为⑤
答案：例1.
A
【解析】将含15N的?DNA大肠杆菌再培养在含14N的培养基中，子一代?DNA分子的一条链含有15N，一条链含有14N，含有15N的每条链相对分子质量为a/2，含有14N的每条链相对分子质量为b/2，因此该DNA的相对分子质量为(a＋b)/2；复制2次形成的4个DNA分子中共8条单链，其中含有2条含有15N，6条链含有14N，因此每个DNA分子的相对分子质量为(a＋3b)/4。
故答案为：A。
A
【解析】细菌的DNA被15N标记后，放在14N培养基中培养，复制1次形成2个DNA分子，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链一条含有14N，离心形成中带，即图中的②，A错误；复制两次后形成了4个DNA分子，2个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，离心形成中带；另外两个DNA分子都只含有14N，离心形成轻带，即图中①，B正确；随着复制次数增加（三次及三次以上），离心后都含有中带和轻带两个条带，轻带相对含量增加，即图中③，C正确；细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，DNA分子的两条链都含有15N，离心形成重带，即图中的⑤，D正确。
【素养作业】
1.下列有关DNA分子复制的叙述，错误的是（??
）
A.?解旋酶可破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开????????????????
B.?所生成的两条子链互补且方向相同
C.?DNA分子的双螺旋结构和碱基互补配对可保证其准确进行?????
D.?DNA分子的两条链均可作模板
2.某DNA分子经过3次复制后,所得到的第4代DAN分子中,含有第1代DNA分子中脱氧核苷酸链的条数有（??
）
A.?1条???????????????????????????????????????B.?2条???????????????????????????????????????C.?4条???????????????????????????????????????D.?8条
3.下图为真核细胞DNA复制过程的模式图。据图分析，下列相关叙述错误的是（
）
?由图示可知，DNA分子复制的方式是半保留复制??????????
B.?DNA解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP
C.?图中引物与相应DNA片段结合符合碱基互补配对原则??????????
D.?DNA在复制过程中，先全部解旋，后复制
4.下列有关核DNA结构和复制的叙述，正确的是（??
）
A.?DNA分子中含有两个游离的磷酸基团?????????????????
B.?由两条核糖核苷酸链盘旋成双螺旋结构
C.?DNA复制时所用的模板是完全解开的两条链??????????
D.?含m个腺嘌呤的DNA复制一次，需要2m个胸腺嘧啶
5.下图是果蝇的核DNA复制模式图，箭头所指的泡状结构称为DNA复制泡，是DNA分子中正在复制的部分。下列有关分析，错误的是（???
）
?复制泡处以被解开的两条母链为模板
B.?形成复制泡不需要消耗能量
C.?复制泡的形成与解旋酶的作用有关
D.?一个核DNA分子复制时存在多个复制原点
6.下图是真核细胞中DNA的复制、基因的表达示意图，相关叙述正确的是（??
）
A.?甲、乙两过程主要发生在细胞核内，丙过程发生在细胞质内
B.?甲、乙两过程都需要DNA聚合酶、解旋酶的催化
C.?参与丙过程的RNA均为单链结构，其内部不存在碱基互补配对
D.?甲、乙、丙三过程所需原料依次是核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸
7.乙肝病毒由内部的核心部分和包围核心的衣壳以及外部的包膜组成，内部的核心部分含DNA和DNA聚合酶，衣壳由蛋白质组成。乙肝病毒侵染机体时，DNA和DNA聚合酶进入肝细胞内，参与乙肝病毒的增殖，形成大量子代乙肝病毒，最终释放至肝细胞外。下列有关叙述错误的是（??
）
A.?乙肝病毒DNA可控制乙肝病毒衣壳蛋白的合成
B.?组成乙肝病毒衣壳蛋白的单体种类由氨基决定
C.?乙肝病毒DNA聚合酶在DNA复制过程中发挥作用
D.?被乙肝病毒入侵细胞的及时清除属于细胞凋亡
8.已知一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对，其中有腺嘌呤40个。经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7:1。若需游离的胞嘧啶为m个，则n,m分别是（??
）
A.?3；900???????????????????????????????B.?3；420?????????????????????????????C.?4；420???????????????????????????????D.?4；900
参考答案
1.【答案】
B
【解析】旋酶可破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开，A正确；所生成的两条子链互补且方向相反，B错误；DNA分子的双螺旋结构和碱基互补配对可保证其准确进行，
C正确；
DNA分子的两条链均可作模板，D正确。
2.【答案】
B
【解析】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。
故答案为：B。
3.【答案】
D
【解析】由图示可知，新合成的DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链，因此复制的方式是半保留复制，A不符合题意；解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，B不符合题意；图中引物与相应DNA片段结合符合碱基互补配对原则，C不符合题意；DNA在复制过程中，边解旋边进行半保留复制，在较短的时间内形成DNA分子，D符合题意。
故答案为：D
4.【答案】
A
【解析】DNA分子含有2条链，一条链含有一个游离的磷酸，A符合题意；DNA分子是由2条脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构，B不符合题意；DNA分子复制是边解旋边以两条链为模板进行复制的，C不符合题意；DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶数相等，含有m个腺嘌呤的DNA复制一次，形成2个DNA分子，需要的胸腺嘧啶数是m，D不符合题意。
故答案为：A
5.【答案】
B
【解析】A.复制泡处以被揭开的两条母链为模板，A不符合题意；
B.DNA分子的复制过程需要消耗能量，B符合题意；
C.复制泡是DNA解螺旋形成的与解旋酶的作用有关，C不符合题意；
D.一个核DNA分子复制时存在多个复制原点，D不符合题意。
故答案为：B
6.【答案】
A
【解析】A、由题图可知，甲过程表示DNA复制，乙过程表示转录，丙过程表示翻译。甲、乙两过程主要发生在细胞核内，丙过程发生在细胞质中的核糖体上，A正确；
B、DNA复制需要DNA聚合酶、解旋酶的催化，转录需要RNA聚合酶的催化，B错误；
C、参与丙过程的tRNA呈三叶草型，内部存在碱基互补配对，C错误；
D、甲、乙、丙三过程所需原料依次为脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸，D错误。
故答案为：A。
7.【答案】
B
【解析】A.
乙肝病毒在宿主细胞内的增殖过程，以自己的DNA为模板可以进行复制和控制蛋白质的合成，乙肝病毒DNA可控制乙肝病毒衣壳蛋白的合成，A正确；
B.
组成乙肝病毒衣壳蛋白的单体即氨基酸，氨基酸分子的种类是由R基决定的，B错误；
C.
DNA聚合酶在DNA复制过程能够催化脱氧核苷酸合成DNA，C正确；
D.
被乙肝病毒入侵细胞的及时清除属于细胞凋亡，有利于抵御外界各种因素的干扰，维持内部环境的稳定，D正确。
故答案为：B。
8.【答案】
D
【解析】亲代DNA中胞嘧啶个数为：（100x2-40x2）/2=60；DNA复制特点是半保留复制，n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为（2n-2）：2=7:1，得n=4；复制4次需游离的胞嘧啶m=（24-1）x60=900，所以D正确。