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第 3章 第3節 DNA的復制（第2課時） 學案
學習目標 核心素養
運用假說-演繹法探究DNA的復制方式，概述DNA通過半保留方式進行復制。 通過對DNA半保留方式的學習，理解DNA的準確復制是遺傳信息穩定傳遞的基礎。 3、概述DNA復制的條件、過程和特點。 生命觀念：DNA準確復制的原因：嚴格遵循堿基互補配對原則，DNA具有規則的雙螺旋 科學思維：演繹和推理-若DNA進行半保留復制，則子一代DNA分子含一條母鏈和一條子鏈 科學探究：利用同位素標記法和半保留復制原理，計算推測子代中母璉和子璉的數目和關系 社會責任：關注社會熱點中DNA有關的議題
基礎知識梳理：（閱讀教材，完成下列填空，在教材相應位置進行標注后，識記相關內容）
一、DNA半保留復制的過程
1.以 為模板合成 的過程稱為DNA復制。 在真核生物中，這一過程是在細胞分裂前的 期，隨著染色體的復制而完成的；真核生物的DNA復制發生在 ；原核生物的DNA復制發生在 和細胞質。
2.DNA復制的過程
a.能量（或ATP）；b.解旋酶；c.脫氧核苷酸；d.DNA聚合酶；e.雙螺旋結構。
3.DNA復制是一個 的過程，需要 等基本條件。DNA獨特的 ，為復制提供了精確的模板，通過 ，保證了能夠準確地進行。DNA復制的方式是 ，DNA復制的結果是形成兩個 的DNA分子。
4.DNA復制的意義是將 從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了 的連續性。
二、DNA復制的有關計算
“圖解法”分析DNA復制相關計算
將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養基上培養，一個DNA分子復制n次，則：
(1)DNA分子數：
① 子代DNA (含14N)分子數＝2n個
② 含有親代DNA鏈的子代DNA(15N)分子數＝2個
③ 只含有親代DNA鏈的子代DNA(15N)分子數＝0個
④不含親代鏈的子代DNA(只含14N)分子數＝(2n－2)個
⑤親代DNA第n代復制增加的DNA分子數=（2n-1）個
(2)脫氧核苷酸鏈數：
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數＝（2n＋1）條
②親代脫氧核苷酸鏈數(15N) ＝2條
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(14N)＝(2n＋1－2)條
(3)消耗的脫氧核苷酸數：
若一個親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則：
①經過連續n次復制，需消耗游離的該脫氧核苷酸數目為m·(2n－1)個。
②第n次復制時，需消耗游離的該脫氧核苷酸 m·2n－1 個。
學習目標一：什么是DNA的復制？DNA在什么時候復制？DNA復制的過程如何？
學習目標二：DNA復制的特點有哪些？DNA復制需要哪些條件？DNA復制的場所在哪里？
學習目標三：DNA分子為何能精確復制？DNA復制的意義是什么？
學習目標四：自學檢測：1到10題為單選題，11到14題為不定項選擇題，選全得5分，選對但不全得3分，選錯得0分，共70分）
1．DNA復制保證了親子代間遺傳信息的連續性。下列關于DNA復制的敘述，錯誤的是（ ）
A．子鏈的延伸方向是5′→3′ B．復制過程需要能量的驅動
C．以半保留復制的方式進行 D．先完全解旋后再合成子鏈
2．以DNA的一條鏈“5'—C—T—A—3'”為模板，經復制后產生的子鏈是（ ）
A．3'—G—A—T—5' B．3'—G—A—U—5'
C．3'—T—A—G—5' D．3'—U—A—G—5'
下圖是真核生物的DNA復制的圖解，下列敘述錯誤的是
A．復制是多個起點開始的，但多個起點并非同時開始
B．DNA復制是邊解旋邊復制，而且是雙向復制的
C．真核生物的這種多起點復制可以提高復制的效率
D．DNA的復制過程與解旋酶和RNA聚合酶有關
4．用15N標記一個DNA分子的兩條鏈，讓該DNA分子在14N的培養液中連續復制3次，則含15N的子代DNA分子個數是（ ）
A．32 B．16 C．8 D．2
5．某DNA分子經過4次復制后，所得到的第5代DNA分子中，含有第1代DNA分子中脫氧核苷酸鏈的條數有（ ）
A．8條 B．4條 C．2條 D．1條
6．下列有關DNA復制過程的敘述中，正確的順序是 （ ）
①互補堿基對之間氫鍵斷裂②子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結構③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④互補堿基對之間氫鍵合成⑤以兩條母鏈為模板，游離的脫氧核苷酸為原料，進行堿基互補配對
A．①③④②⑤ B．③①⑤④②
C．①④②⑤③ D．③①④②⑤
7．結合圖示信息，分析下列選項說法正確的是（ ）
A．此圖表示DNA復制過程，需要4種脫氧核苷酸為原料
B．圖中解旋酶打開全部氫鍵后，DNA聚合酶作用于磷酸二酯鍵
C．兩條母鏈中（A+C）/（T+G）的值相等
D．該過程可以發生在高等植物根尖分生區細胞的細胞核、葉綠體、線粒體中
8．一個雙鏈均為15N標記的DNA分子，在含有14N的環境中連續復制n代，則子代DNA分子中兩條鏈均被14N標記的有（ ）
A．2n個 B．2n-2個 C．2個 D．0個
9．下列關于DNA復制的敘述，錯誤的是（ ）
A．真核細胞中DNA的復制主要發生于細胞核
B．DNA的復制需要解旋酶和DNA聚合酶參與
C．一個含有1000個腺嘌呤的DNA復制三次需要7000個尿嘧啶脫氧核苷酸
D．DNA的復制過程中發生的堿基互補配對方式是A－T、T－A、G－C、C－G
10．將DNA 雙鏈都被15N標記的大腸桿菌放在含有14N的培養基中培養，使其分裂3次，對得到的所有子代大腸桿菌，下列敘述正確的是（ ）
A．所有大腸桿菌都含有15N
B．所有大腸桿菌都含有14N
C．含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2
D．含有14N的 DNA 分子占全部DNA分子的比例為1/8
學習目標五：11．（不定項選擇）下列關于DNA分子復制過程的有關敘述，正確的是（ ）
A．DNA分子復制時在全部解旋之后才開始堿基配對
B．解旋后以兩條鏈各為模板合成兩條新的子鏈
C．在復制過程中需要的條件有模板、酶、原料和能量等
D．一個DNA連續復制3次，理論上能得到8個完全相同的DNA
12．（不定項選擇）某DNA分子有1600個堿基對，其中腺嘌呤700個，一條鏈含15N，一條鏈含14N。該DNA分子在含14N的溶液中復制2次。下列有關敘述正確的是（ ）
A．復制完成后，含有15N的胸腺嘧啶共有700個
B．復制完成后，含14N的DNA分子總數與含15N的DNA分子總數之比為4∶1
C．第2次復制過程中，消耗胞嘧啶脫氧核苷酸1800個
D．含有14N的子代DNA分子的兩條鏈都含有14N
13．（不定項選擇）如圖表示DNA復制的過程。下列有關敘述正確的是（ ）
A．DNA復制均在細胞核內進行，堿基互補配對原則保證了復制準確性
B．DNA分子復制時兩條子鏈合成的方向都是從5’端向到3’端延伸
C．DNA復制過程中需要解旋酶破壞DNA雙鏈間的氫鍵，使兩條鏈解開
D．DNA分子進行半保留復制，形成兩條子鏈時都是連續合成的
14．下圖甲是真核細胞DNA復制過程的模式圖，圖乙是大腸桿菌DNA復制過程的模式圖，箭頭表示復制方向。相關敘述錯誤的是（ ）
A．兩者的遺傳物質均為環狀
B．兩者均有雙向復制的特點
C．真核細胞DNA復制時，多個起點是同時開始復制
D．真核細胞DNA有多個復制起點，而大腸桿菌只有一個
請將選擇題答案填寫到下面表格中：
題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
題號 11 12 13 14
答案
學習目標六：15．（30分）甲圖中DNA分子有a和d兩條鏈，將甲圖中某一片段放大后如乙圖所示，結合所學知識回答下列問題：
(1)從甲圖可看出DNA復制的方式是__________。
(2)甲圖中，A和B均是DNA分子復制過程中所需要的酶，其中B能將單個的脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈，從而形成子鏈；則A是__________________酶，B是___________酶。
(3)圖甲過程在綠色植物葉肉細胞中進行的場所有_____________________________。
(4)DNA分子的基本骨架由_________________________________________交替連接而成；DNA分子兩條鏈上的堿基通過_________________連接成堿基對。
16（附加題）．如圖表示與遺傳物質相關結構的示意圖，請據圖回答：
(1)DNA分子復制時，圖中④處 ______ （化學鍵名稱）發生斷裂。A與T堿基數量相等，G與C堿基數量相等，說明DNA分子的合成遵循 ______ 原則。
(2)圖中③的骨架是磷酸基團和 ______ 交替連接。
(3)若該DNA分子共有a個堿基，其中含胞嘧啶m個，如該DNA分子連續復制3次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為 ______ 。
第 3章 第3節 DNA的復制（第2課時）答案
知識梳理：一、1.親代DNA 子代DNA 間 細胞核、線粒體和葉綠體 擬核 3.邊解旋邊復制 模板、原料、能量和酶 雙螺旋結構 堿基互補配對 半保留復制 完全相同 4.遺傳信息 遺傳信息
自學檢測：1．D 【詳解】DNA分子復制時引物與模板的3'端結合，子鏈的延伸方向是5′→3′，A正確；DNA分子的復制需要能量，該能量通常是ATP，B正確；DNA以半保留復制的方式進行，即子代DNA中有一條鏈來自親代DNA，C正確；DNA分子復制是邊解旋邊復制，D錯誤。
2．A 【詳解】DNA兩條鏈是反向平行的，且遵循堿基的互補配對，故另一條鏈的序列為：3′-G-A-T-5′，A正確。
3．D 【詳解】由圖可知有三個復制起點，且三個復制環的大小不一致，故復制是多個起點的，但多個起點并非同時開始，A正確；DNA空間結構為雙螺旋，解旋后堿基才會暴露出來，才能進行復制，DNA由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈形成，復制都是從5'端到3'端，故復制是從雙向的，B正確；DNA由很多脫氧核苷酸組成，多起點復制可以使DNA片段快速完成復制，提高效率，C正確；DNA復制過程需要解旋酶斷開氫鍵，DNA聚合酶催化磷酸二酯鍵形成，RNA聚合酶在轉錄過程中起作用，D錯誤。
4．D 【詳解】用15N標記一個DNA分子的兩條鏈，讓該DNA分子在14N的培養液中連續復制3次，共得到DNA分子8條，由于DNA分子是半保留復制的，故最初的含15N的DNA分子兩條鏈分別形成兩個新的DNA分子，故含有15N的子代DNA分子個數是2個。
5．C 【詳解】DNA復制親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程,復制的結果是一條DNA復制出兩條DNA，所以經過三次復制以后得到的第四代DNA分子共有23=8個。DNA復制具有半保留復制的特點，所以在這8個DNA分子的16條鏈中，只有2條鏈是最初的母鏈，還有14條鏈是新形成的子鏈，即含有第一代DNA中脫氧核苷酸鏈的條數是2條。
6．B 【詳解】ABCD、DNA復制時，DNA分子利用細胞提供的能量，在解旋酶作用下解旋（即③）；互補堿基對之間氫鍵斷裂（即①）；然后以兩條母鏈為模板，在DNA聚合酶作用下，利用游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與模板鏈互補的新子鏈（即⑤）；子鏈與模板鏈互補的堿基對之間通過氫鍵連接（即④）；最后子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結構（即②）。故正確的順序是③①⑤④②，B正確，ACD錯誤。
7．A 【詳解】DNA分子的基本單位是4種游離的脫氧核苷酸，復制時需要4種脫氧核苷酸為原料，A正確；DNA分子復制的過程是邊解旋邊復制，解旋酶作用于雙鏈間的氫鍵，DNA聚合酶作用于磷酸二酯鍵，B錯誤；在整個DNA分子中，A=T，G=C，即雙鏈中（A+C）/（T+G）的值相等。由于兩條母鏈間遵循堿基互補配對原則，則兩條母鏈中（A+C）/（T+G）的值互為倒數，C錯誤；高等植物根尖分生區細胞內無葉綠體，該過程可發生在此細胞的細胞核和線粒體中，D錯誤。
8．B 【詳解】一個雙鏈均為15N標記的DNA分子，在含有14N的環境中連續復制n代，得到2n個DNA，由于DNA進行半保留復制，因此含有2個15N-14N的DNA，剩下的（2n-2）個為14N-14N的DNA。
9．C 【詳解】真核細胞中的DNA主要存在于細胞核中，故DNA的復制主要發生于細胞核中，A正確；DNA的復制需要解旋酶先使DNA雙鏈打開，氫鍵斷裂，DNA聚合酶再結合到模板鏈上，催化子鏈的形成，B正確；一個含有1000個腺嘌呤的DNA復制三次需要7000個胸腺嘧啶脫氧核苷酸，組成DNA的含氮堿基是A、G、C、T，不存在尿嘧啶脫氧核苷酸，C錯誤；DNA的復制過程中以DNA鏈為模板，脫氧核苷酸為原料，根據堿基互補配對原則，可知DNA復制中發生的堿基互補配對方式是A－T、T－A、G－C、C－G，D正確。
10．B 【詳解】AC、復制3此后，子代大腸桿菌為23=8個，含有親代DNA的大腸桿菌為2個，占全部大腸桿菌的比例為2/8=1/4，AC錯誤；BD、子代共有DNA為8個，由于原料中含有14N，根據DNA分子半保留復制的特點可知，所有大腸桿菌都含有14N，B正確，D錯誤。
11．BCD 【詳解】A、DNA分子復制是邊解旋邊復制，而不是在全部解旋之后才開始堿基配對，A錯誤；B、由于DNA復制是半保留復制，因此解旋后分別以兩條鏈為模板合成兩條新的子鏈，B正確；C、在復制過程中需要的條件有模板（DNA的雙鏈）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游離的脫氧核苷酸）和能量（ATP水解提供）等，C正確；D、一個DNA連續復制3次，理論上能得到23=8個完全相同的DNA，D正確。
12．BC 【詳解】某DNA分子有新合成的DNA分子，一條鏈含15N，一條鏈含14N，因此該DNA分子在含14N的溶液中復制2次后，形成4個DNA分子，只有一條鏈含15N，另外7條鏈含14N，又因為某DNA分子有1600個堿基對，其中腺嘌呤700個，只能確定一個DNA分子中胸腺嘧啶有700個，不能確定含有15N的胸腺嘧啶有700個，A錯誤；某DNA分子有新合成的DNA分子，一條鏈含15N，一條鏈含14N，因此該DNA分子在含14N的溶液中復制2次后，形成2個DNA分子，只有一個含15N的DNA分子，4個DNA分子均含14N，因此14N的DNA分子總數與含15N的DNA分子總數之比為4：1，B正確；某DNA分子有1600個堿基對，其中腺嘌呤700個，因此該DNA分子含有胞嘧啶脫氧核苷酸的數目為1600-700=900個，第2次復制過程中，需要胞嘧啶脫氧核苷酸=900×（22-1）-900×（21-1）1=1800個，C正確；某DNA分子有新合成的DNA分子，一條鏈含15N，一條鏈含14N，因此該DNA分子在含14N的溶液中復制2次后，形成4個DNA分子，其中1個DNA分子一條鏈含15N，一條鏈含14N，另外3個DNA分子兩條鏈均含14N，因此含有14N的子代DNA分子的兩條鏈不一定都含有14N，D錯誤。
13．BC 【詳解】A、真核生物DNA主要分布在細胞核中，原核生物中DNA主要分布在擬核區域。對于真核細胞來說，DNA復制不僅可以在細胞核中進行，也能在線粒體和葉綠體中進行，A錯誤；B、DNA分子兩條鏈反向平行，復制時子鏈只能是從5’端向到3’端延伸，B正確；C、在DNA復制過程中，雙鏈的解開是進行DNA復制的前提，需要解旋酶破壞DNA雙鏈間的氫鍵，C正確；D、新合成的DNA的兩條子鏈中，一條子鏈的合成是連續的，另一條子鏈的合成是不連續的，D錯誤。
14．AC 【詳解】真核生物核內遺傳物質是雙螺旋結構的DNA分子，大腸桿菌遺傳物質是環狀DNA分子，A錯誤；由圖可知，直核生物和大腸桿菌均可以同時進行雙向復制，B正確；由甲圖可知，真核生物DNA復制時，形成的解旋鏈長度不同，表示在不同起點處開始的時間不同，C錯誤；由圖可知，真核生物DNA有兩個復制起點，所以真核生物有多個復制起點，大腸桿菌只有一個起點，D正確；
15．(1)半保留復制 (2)解旋 DNA聚合 (3)線粒體、葉綠體 (4)脫氧核糖和磷酸 氫鍵
16．(1)氫鍵 堿基互補配對 (2)脫氧核糖 (3)
(3)若該DNA分子共有a個堿基，其中含胞嘧啶m個，如該DNA分子連續復制3次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為（23-1）（）=。

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