1、第第 3 章章 基因的本质基因的本质第第 3 节节DNA 的复制的复制【素养目标】1. 掌握 DNA 的复制场所、条件及特点。2. 认识 DNA 分子数。【必备知识】一、一、实验证据实验证据半保留复制半保留复制1、材料：大肠杆菌2、方法：同位素示踪法二、二、DNA 的复制的复制1场所：细胞核2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： 模板：开始解旋的 DNA 分子的两条单链（即亲代 DNA 的两条链） ； 原料：是游离在细胞中的 4 种脱氧核苷酸； 能量：由 ATP 提供； 酶：DNA 解旋酶、DNA 聚合酶等。三、过程：解旋；合成子链；形成子代 DNA四、
2、特点：边解旋边复制；半保留复制6原则：碱基互补配对原则7精确复制的原因：独特的双螺旋双螺旋结构为复制提供了精确的模板;碱基互补配对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简记：一所、二期、三步、四条件一所、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
3、。(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】1. 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。2. 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
4、，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. (ab)/2； (a3b)/4B. ab； a3bC. (ab)/2； (ab)/2D. ab； (ab)/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-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B. 第二次分裂的子代 DNA 应为C. 第三次分裂的子代 DNA 应为D. 亲代的 DNA 应为答案：例 1.A【解析】将含15N 的 DNA 大肠杆菌再培养在含
5、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(ab)/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(a3b)/4。故答案为：A。例 2.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，A 错误
6、；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，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，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，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
7、. 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（ ）A. 由图示可知，DNA 分子复制的方式是半保留复制B. B. DNA 解旋酶能使双链 DNA 解开，且需要消耗 ATPC. 图中引物与相应 DNA 片段结合符合碱基互补配对原则C. D. DNA 在复制过程中，先全部解旋，后复制4.下列有关核 D
8、NA 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（）A. 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（）
9、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
10、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；900B. 3；420C. 4；420D. 4；900参考答案参考答案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
11、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
12、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：D4.【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
13、 DNA 分子，需要的胸腺嘧啶数是 m，D 不符合题意。故答案为：A5.【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：B6.【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
14、，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： （100 x2-40 x2）/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。
