高中生物 第3章 第3节 DNA的复制课时作业 新人教版必修2

第3节 DNA 的复制
【目标导航】 1.阅读教材，结合图3－12，了解对DNA 分子复制的推测及实验证据。

2.结合教材图3－13，归纳DNA 分子的复制过程、计算规律，并探讨DNA 复制的生物学意义。

一、DNA 分子复制方式的推测和实验证据(阅读P 52) 1．提出者：沃森和克里克。

2．内容
(1)解旋：DNA 分子复制时，DNA 分子的双螺旋解开，互补碱基之间的氢键断裂。

(2)复制⎩⎪⎨⎪
⎧
模板：DNA 分子解开的两条单链原料：游离的4种脱氧核苷酸
原则：碱基互补配对原则，重新形成氢键
(3)复制结果：每个新合成的DNA 分子中，都保留了原来DNA 分子中的一条链。

(4)复制方式：半保留复制。

二、DNA 分子复制的过程(阅读P 54) 1．概念
以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。

2．时间
细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。

3．过程
4．结果
形成两个完全相同的DNA 分子。

5．特点
(1)边解旋边复制；(2)半保留复制。

6．准确复制的原因
(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板。

(2)通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。

7．意义
将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。

判断正误：
(1)有的细胞并不进行DNA复制。

( )
(2)DNA的复制需要消耗能量。

( )
(3)单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链。

( )
(4)真核细胞核内DNA复制后位于两条姐妹染色单体上。

( )
(5)减数分裂过程中DNA分子复制发生于减Ⅰ前的间期、两个子DNA分开发生于减Ⅰ后期。

( )
(6)1个DNA分子复制n次后所产生的新DNA分子中只有两个子代DNA含第一代DNA的链。

( )
(7)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。

( )
(8)通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。

( )
答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√(8)√
一、DNA半保留复制的实验证据分析
1．实验方法
放射性同位素标记技术和离心技术。

2．实验原理
含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA 分子密度居中。

3．实验假设
DNA以半保留的方式复制。

4．实验预期
离心后应出现3条DNA带。

(1)重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。

(2)中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。

(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。

5．实验过程
6．过程分析
(1)立即取出，提取DNA ―→离心―→全部重带。

(2)繁殖一代后取出，提取DNA ―→离心―→全部中带。

(3)繁殖两代后取出，提取DNA ―→离心―→12轻带、12中带。

7．实验结论
DNA 的复制是以半保留方式进行的。

8．子代DNA 离心后重带∶中带∶轻带比例关系为0∶2∶(2n
－2)(注：n 代表DNA 复制次数)。

DNA 复制是否只在有丝分裂和减数分裂过程中进行？是否只发生于细胞核中？
答案 不是，无丝分裂过程中也发生DNA 复制；线粒体和叶绿体中也有DNA ，也进行DNA 复制。

1．在氮源为14
N 和15
N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA 分子分别为14
N －DNA(相对分子质量为a)和15
N －DNA(相对分子质量为b)。

将亲代大肠杆菌转移到含14
N 的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。

下列对此实验的叙述不正确的是( )
A ．Ⅰ代细菌DNA 分子中一条链是14
N ，另一条链是15
N B ．Ⅱ代细菌含15
N 的DNA 分子占全部DNA 分子的14
C ．预计Ⅲ代细菌DNA 分子的平均相对分子质量为7a ＋b
8
D ．上述实验结果证明DNA 复制方式为半保留复制
【问题导析】 (1)15
N －DNA 在14
N 的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA 分子均含有一条15
N 的DNA 链和一条14
N 的DNA 链。

这样的DNA 用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。

(2)Ⅰ代的两个DNA 分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA 分别为全14
N －DNA 分子和14
N 、15
N —DNA 分子。

此时，将该DNA 作离心处理，产生的DNA 沉淀应该分别位于试管的上部和中部。

含15
N 的DNA 分子占全部DNA 分子的12。

(3)Ⅲ代细菌DNA 分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7a ＋b)，平均相对分子质量为7a ＋b 8。

答案 B 【一题多变】 判断正误：
(1)将第Ⅲ代细菌DNA 离心分离将会出现3条带。

( ) (2)不管复制多少代，含15
N 标记的DNA 分子只有两个。

( ) (3)从Ⅰ代开始细菌DNA 分子中至少一条链含14
N 。

( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ 二、DNA 分子复制的过程 1．DNA 分子复制的过程归纳
2．不同生物的DNA 分子复制的场所
在自然状态下，生物的DNA 均在细胞中复制
⎩⎪
⎨⎪⎧
原核生物⎩
⎪⎨
⎪⎧
拟核主要
细胞质如质粒真核生物⎩⎪⎨⎪⎧
细胞核主要线粒体叶绿体病毒：在活的宿主细胞内
3．复制后两DNA 分子的位置
核DNA 复制后位于两姐妹染色单体上。

4．子代DNA 分开时刻及去向
细胞分裂过程中，两子代DNA 随着丝点分裂姐妹染色单体分开而分开，即两子代DNA 分开于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。

5．巧记DNA 分子复制的“一、二、三、四”
DNA 分子复制为半保留复制，若将一个全部N 原子被15
N 标记的DNA 转移到含14
N 的培养基中培养(复制)n 代，其结果分析如图，请分析回答：
(1)子代DNA 分子总数＝________个。

(2)含15
N 的DNA 分子数＝________个。

(3)含14N 的DNA 分子数＝________个。

(4)只含15N 的DNA 分子数＝________个。

(5)只含14N 的DNA 分子数＝____________个。

答案 (1)2n
(2)2 (3)2n
(4)0 (5)(2n
－
2)
2．下图表示DNA 复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是( )
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反
C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
【问题导析】(1)DNA分子过程中的解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开；
(2)DNA分子两条链是反向平行的，两条链复制时箭头方向是相反的；
(3)图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点；
(4)DNA聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。

答案 C
【一题多变】
判断正误：
(1)DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为DNA复制的模板。

( )
(2)通过DNA复制，可以将遗传信息准确无误地从亲代传给子代。

( )
答案(1)√(2)×
1.
关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．复制均在细胞核内进行
B．复制仅发生在有丝分裂的间期
C．复制过程先解旋后复制
D．碱基互补配对保证了复制的准确性
答案 D
解析 只要细胞分裂，DNA 就复制，DNA 不只存于细胞核内，细胞分裂方式亦不只是有丝分裂；DNA 是边解旋边复制，不分先后。

2.
体外进行DNA 复制的实验，向试管中加入有关的酶、4种脱氧核苷酸和ATP,37 ℃下保温。

下列叙述中正确的是( )
A ．能生成DNA ，DNA 的碱基比例与4种脱氧核苷酸的比例一致
B ．不能生成DNA ，因为缺少DNA 模板
C ．能生成DNA ，DNA 的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联
D ．不能生成DNA ，因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件 答案 B
解析 DNA 复制需要的条件是模板、原料、酶、能量等，题目的条件缺少模板，不能生成DNA 。

3.
如图为真核细胞内某DNA 片段(15
N 标记)结构示意图，共有1 000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A 占20%。

下列说法正确的是( )
A ．该DNA 片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2 800个
B ．该DNA 片段的一条核苷酸链中
C ＋G A ＋T
为3∶2
C ．解旋酶作用于①部位，DNA 聚合酶用于催化②部位的化学键构成
D ．将该DNA 片段置于14N 培养液中复制3次后，含14
N 的DNA 分子占34
答案 B
解析 该DNA 片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为600×(23
－1)＝4 200个；由于碱基A 占20%，因此碱基T 占20%，碱基C 占30%，碱基G 占30%，该DNA 片段的两条脱氧核苷酸链中C ＋G A ＋T 为3∶2，则该DNA 片段的一条脱氧核苷酸链中C ＋G
A ＋T 也为3∶2；DNA 聚合
酶用于催化①部位的化学键构成，解旋酶作用于②部位；将该DNA 片段置于14N 培养液中复制3次后，子代DNA 分子全部含有14
N 。

4.
如图为高等植物细胞中DNA 复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题。

(1)由图示可知，1个DNA 分子复制出乙、丙2个DNA 分子的方式是____________。

(2)细胞中DNA 复制的场所为________________；在复制完成后，乙、丙分开的时期为________________________。

(3)把乙(只含14
N)放在含15
N 的培养液中培养，复制2次后子代DNA 单链中含15
N 的DNA 单链所占的比例是________。

答案 (1)半保留复制 (2)细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期和减数第二次分裂后期 (3)34
【基础巩固】
1．沃森和克里克在发表了DNA 分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA 自我复制的假说。

下列有关假说内容的叙述不正确的是( )
A ．DNA 复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂
B ．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上
C ．形成的DNA 分子包括一条模板单链和一条新链
D ．形成的两个DNA 分子是由两条母链、两条子链分别结合而成 答案 D
解析 沃森和克里克提出的DNA 自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA 分子包括一条母链和一条子链。

2．已知一条完全标记上15
N 的DNA 分子在含14
N 的培养基中经n 次复制后，仅
含14
N 的DNA 分子总数与含15N 的DNA 分子总数之比为7∶1，则n 是( ) A ．2 B ．3 C ．4 D ．5 答案 C
解析 DNA 分子复制是半保留复制，所以无论这个DNA 分子复制多少次，总有两个DNA 分子各有一条链带有15
N 标记，因此仅含14
N 的DNA 分子总数应为14个，复制n 次后，共得到16个DNA 分子；由公式2n
＝16可知DNA 分子复制了4次。

3．一个不含放射性元素的噬菌体，在脱氧核苷酸被32P 标记及氨基酸被15
N 标记的细菌体内，连续繁殖三代，含有32
P 和15
N 标记的噬菌体分别占子代噬菌体总数的比例为( ) A ．100%、100% B ．25%、50% C ．50%、50% D ．25%、0 答案 A
解析 噬菌体侵染细菌后在亲代噬菌体的DNA 的作用下，以细菌细胞内的脱氧核苷酸和氨基酸为原料合成子代噬菌体的DNA 和蛋白质外壳。

细菌细胞内脱氧核苷酸被32
P 标记，氨基酸被15
N 标记，则后代每个噬菌体都含有32
P 和15
N 。

4．某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA 分子的复制，从而达到控制癌症的目的。

这些药物作用的细胞正处在细胞周期的( ) A ．间期 B ．前期 C ．中期 D ．后期 答案 A
解析 DNA 的复制时期是在细胞分裂间期。

【巩固提升】
5．用经3
H 标记的n 个噬菌体侵染大肠杆菌，在普通培养基中培养一段时间后，统计得知培养基中共有后代噬菌体m 个，其中含有标记元素的噬菌体占的比例为( ) A.n m B.2n m C.n 2m D.n m ＋n 答案 B
解析 每个噬菌体共有2条被标记的DNA 链，n 个噬菌体DNA 经复制后被标记的DNA 链进入2n 个子代噬菌体内，所以被标记的噬菌体所占比例为
2n
m。

6．如图表示DNA 分子复制的片段，图中a 、b 、c 、d 表示各条脱氧核苷酸链。

一般地说，下列各项中正确的是( )
A ．a 和c 的碱基序列互补，b 和c 的碱基序列相同
B ．a 链中A ＋C
G ＋T 的比值与d 链中同项比值相同
C ．a 链中A ＋T
G ＋C 的比值与b 链中同项比值相同
D ．a 链中G ＋T
A ＋C 的比值与c 链中同项比值不同
答案 C
解析 DNA 复制的特点是半保留复制，b 链是以a 链为模板合成的，a 链和b 链合成一个子代DNA 分子。

a 链中A ＋T C ＋G 的值等于b 链中A ＋T
C ＋G
的值。

7．细菌在15
N 培养基中繁殖数代后，使细菌DNA 的含氮碱基皆含有15
N ，然后再移入14
N 培养基中培养，抽取其子代的DNA 经高速离心分离，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 A
解析 亲代DNA 为15
N －15
N ，经第一次复制所形成的子代DNA 应均为15
N －14
N ，即中DNA 应如图②所示。

8．在氮源为14
N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA 分子均为14
N －DNA(对照)；在氮源为15
N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA 分子均为15
N －DNA(亲代)。

将亲代大肠杆菌转移到氮源为14
N 的培养基上，让其连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如图所示。

请分析：
(1)由实验结果推测第一代(Ⅰ)细菌DNA 分子中一条链是____________，另一条链是____________。

(2)将第一代(Ⅰ)细菌转移到氮源为
15
N 的培养基上，让其繁殖一代，将所得到细菌的DNA
分子用同样的方法分离，请参照图，将DNA 分子可能出现在试管中的位置画出。

答案 (1)含14
N 含15
N (2)如图所示
9．如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题。

(1)DNA复制发生在________________________期。

(2)②过程称为____________。

(3)③中的子链是____________。

(4)③过程必须遵循________________原则。

(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有________________的特点。

(6)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。

①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。

②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。

答案(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间
(2)解旋(3)Ⅱ、Ⅲ(4)碱基互补配对
(5)半保留复制(6)①(2n－1)(N－m) ②2n－1(N－m)
【走进高考】
10．(2014·上海卷，4)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA 子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是( )
答案 D
解析因为DNA复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中，可见A、B项错误；因为第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二
次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，因此C 项错误、D项正确。