第3章基因的本質(zhì)第3節(jié)DNA的復(fù)制第2頁研習(xí)任務(wù)一對DNA復(fù)制的推測和DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)素養(yǎng)目標(biāo)：1.生命觀念：理解DNA的準(zhǔn)確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定傳遞的基礎(chǔ)，從而形

成生命的物質(zhì)觀。2.科學(xué)思維：利用假說－演繹法，理解DNA的復(fù)制方式及特點。

3.科學(xué)探究：分析DNA半保留復(fù)制的實驗，認(rèn)同在探究過程中開展合作的必要性。1.

對DNA復(fù)制的推測（1）梳理

教材（2）遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的其他假說全保留復(fù)制是指DNA復(fù)制以

為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。DNA雙鏈2.

DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)[自查自糾]（1）沃森和克里克證明了DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。

（

×

）（2）證明DNA半保留復(fù)制的實驗運用了同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。

（

√

）（3）DNA半保留復(fù)制的證明過程使用了假說－演繹法。

（

√

）×√√互動

探究1.

怎樣測定子代DNA帶有同位素的情況？提示：對DNA進行離心，觀察其在離心管中的分布。2.

若DNA復(fù)制的方式為全保留復(fù)制，上述實驗結(jié)果是怎樣的？提示：①親代大腸桿菌：提取DNA→離心→全部是重帶。②繁殖一代后取出：提取

DNA→離心→1/2重帶、1/2輕帶。③繁殖兩代后取出：提取DNA→離心→1/4重帶、

3/4輕帶。3.

教材中“證明DNA半保留復(fù)制的實驗”中（1）第一代只出現(xiàn)了一條中帶，這個結(jié)

果排除了哪種復(fù)制方式？提示：（1）排除了全保留復(fù)制的方式。（2）第二代出現(xiàn)了一條中帶和一條輕帶，這個結(jié)果又可以排除哪種復(fù)制方式？提示：（2）排除彌散復(fù)制的方式。重點

理解1.

關(guān)于DNA分子復(fù)制的早期推測在DNA分子復(fù)制的早期研究中，科學(xué)家們提出了三個模型：全保留復(fù)制模型、彌散

復(fù)制模型和半保留復(fù)制模型。比較如下：全保留復(fù)制：親代DNA分子兩條鏈不變，子代DNA分子的兩條鏈都是新合成的。半保留復(fù)制：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。彌散復(fù)制：親代DNA分子的兩條鏈分散成短片段，與新合成的子代DNA分子的兩條

鏈分散成的短片段混雜在一起，不能分出親代DNA單鏈。如下圖所示：2.

試管中三個條帶分析重帶：兩條鏈均只含15N。即此DNA中兩條鏈均為親代鏈。中帶：一條鏈中只含14N，另一條鏈中含15N。即此子代DNA中只含有一條初始

親代鏈。輕帶：兩條鏈均只含14N。即此子代DNA中不含親代鏈。隨堂

練習(xí)細(xì)菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N

培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取其子代的DNA經(jīng)高速離心分離，下圖①～⑤為可能的結(jié)果，下

列敘述錯誤的是（

A

）AA.

第一次分裂的子代DNA應(yīng)為⑤B.

第二次分裂的子代DNA應(yīng)為①C.

第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③D.

親代的DNA應(yīng)為⑤解析：親代DNA為15N15N，經(jīng)第一次復(fù)制所形成的子代DNA應(yīng)均為15N14N，即應(yīng)如圖

②所示，A項錯誤。第14頁研習(xí)任務(wù)二DNA的復(fù)制梳理

教材1.

概念：以

為模板合成子代DNA的過程。2.

時間：細(xì)胞分裂前的

，隨著染色體的復(fù)制而完成。3.

場所：主要是細(xì)胞核。親代DNA

間期4.

過程5.

結(jié)果：一個DNA分子形成了

的DNA分子，新復(fù)制出的兩個子代

DNA分子，通過細(xì)胞分裂分配到子細(xì)胞中。6.

特點：半保留復(fù)制；邊解旋邊復(fù)制。7.

準(zhǔn)確復(fù)制的原因（1）DNA獨特的

結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板。（2）通過

，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進行。兩個完全相同雙螺旋堿基互補配對原則8.

意義：將

從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的

?

?。遺傳信息連

續(xù)性[助學(xué)巧記]（4）（2021·遼寧卷）DNA復(fù)制時，子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3'端。

（

√

）√[自查自糾]（1）DNA解旋后的每一條脫氧核苷酸鏈都可以作為DNA復(fù)制的模板。

（

√

）（2）DNA雙螺旋全部解開后，再開始進行DNA復(fù)制。

（

×

）

（3）酵母菌的DNA中堿基A約占32％，DNA復(fù)制后A約占32％，DNA中（A＋G）/

（T＋C）＝1。

（

√

）√×√互動

探究1.

所有的真核細(xì)胞都存在核DNA復(fù)制嗎？為什么？提示：不一定，高度分化的細(xì)胞不再分裂，細(xì)胞內(nèi)無DNA復(fù)制。2.

DNA復(fù)制的具體場所有哪些？提示：DNA復(fù)制的主要場所是細(xì)胞核，還有線粒體、葉綠體及原核細(xì)胞的擬核等。3.

如圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程的模式圖，據(jù)圖回答相關(guān)問題：（1）據(jù)圖可知DNA聚合酶使兩條子鏈從5'端到3'端，還是從3'端到5'端進行合成？提示：（1）從5'端到3'端進行合成。（2）合成的兩條子鏈間堿基排列順序相同還是互補？提示：（2）互補。重點

理解1.

有關(guān)DNA復(fù)制的理解（1）DNA復(fù)制的場所：主要場所是細(xì)胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體中也能進行

DNA復(fù)制。（2）能夠進行DNA復(fù)制的生物：一切以DNA為遺傳物質(zhì)的生物。（3）真核生物細(xì)胞核中DNA復(fù)制發(fā)生的時間：在體細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂前的間

期；在性原細(xì)胞中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期或有絲分裂前的間期。（4）復(fù)制所需的酶是指一個酶系統(tǒng)，不僅僅是指解旋酶和DNA聚合酶，還包括DNA

連接酶等。①解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。②DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。③DNA連接酶的作用是連接DNA片段。（5）兩個子代DNA的位置及分開時間：復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代DNA分子位于一對姐妹

染色單體上，由著絲粒連接在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲粒分

裂時分開，分別進入兩個子細(xì)胞中。（6）DNA分子的復(fù)制往往是從多個起點雙向進行的，如下圖：

隨堂

練習(xí)1.

如圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程的模式圖，據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述不正確的是

（

D

）A.

由圖示得知，DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制B.DNA解旋酶能使雙鏈DNA解開，且需要消耗ATPC.

從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向是相反的D.DNA在復(fù)制過程中先全部解旋，后半保留復(fù)制解析：DNA復(fù)制過程是邊解旋邊復(fù)制，并非是先全部解旋后再進行復(fù)制，所以D

錯誤。D2.

某個DNA片段由500對堿基組成，G＋C占堿基總數(shù)的34％，若該DNA片段連續(xù)復(fù)

制3次，第三次復(fù)制時，需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸分子個數(shù)為（

B

）A.1

155B.1

320C.2

310D.2

640解析：由于G＋C占總數(shù)的34％，所以A＋T占66％，A與T各占33％，整個DNA片段

中含有500對堿基，該DNA片段中腺嘌呤脫氧核苷酸分子個數(shù)為33％×1

000＝330

個，在第三次復(fù)制時需新合成8條DNA單鏈，相當(dāng)于4個DNA分子，因此需要游離的

腺嘌呤脫氧核苷酸分子個數(shù)為330×4＝1

320（個）。B[知識結(jié)構(gòu)][主題要點]1.

DNA復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2.

DNA復(fù)制的過程可分為三步（1）解旋：復(fù)制開始時，在細(xì)胞提供的能量的驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條

鏈解開。（2）合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以細(xì)胞中游離的4種脫

氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。（3）螺旋：每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。3.

DNA復(fù)制的特點：邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制。4.

DNA復(fù)制需要的條件：模板、原料、能量、酶。第30頁課堂小測試1.

沃森和克里克在發(fā)表了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的論文后，又提出了DNA自我復(fù)制的假

說。下列有關(guān)該假說內(nèi)容的敘述，不正確的是（

D

）A.DNA復(fù)制時，雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂B.

以解開的兩條單鏈為模板，以游離的脫氧核苷酸為原料，依據(jù)堿基互補配對原

則，通過氫鍵結(jié)合到作為模板的單鏈上C.

形成的DNA分子包括一條模板單鏈和一條新鏈D.

形成的兩個DNA分子是由兩條母鏈、兩條子鏈分別結(jié)合而成的解析：沃森和克里克提出的DNA自我復(fù)制的假說為半保留復(fù)制，即形成的DNA分子

包括一條母鏈和一條子鏈，D項錯誤。D1234567891011121314151617181920212223242.

把培養(yǎng)在含輕氮（14N）環(huán)境中的細(xì)菌，轉(zhuǎn)移到含重氮（15N）環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于復(fù)

制一輪的時間，然后放回原環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于連續(xù)復(fù)制兩輪的時間后，分析表明細(xì)菌

DNA組成為（

A

）A.3/4輕氮型、1/4中間型B.1/4輕氮型、3/4中間型C.1/2中間型、1/2重氮型D.1/2輕氮型、1/2中間型A解析：將含輕氮（14N）的細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含重氮（15N）環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于復(fù)制一輪的時

間，則得到的每個DNA分子都是一條鏈含14N、一條鏈含15N；再轉(zhuǎn)回至含輕氮

（14N）的環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于連續(xù)復(fù)制兩輪的時間后，由1個DNA分子得到4個DNA分

子，其中3個DNA分子只含14N，另外1個DNA分子一條鏈含14N、一條鏈含15N，即3/4

輕氮型、1/4中間型，A項正確。3.

下列關(guān)于DNA復(fù)制過程的正確順序是（

D

）①互補堿基對之間氫鍵斷裂②互補堿基對之間形成氫鍵③DNA分子在解旋酶的

作用下解旋④以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對⑤子鏈與母鏈盤繞成雙螺

旋結(jié)構(gòu)A.

①③④②⑤B.

①④②⑤③C.

①③⑤④②D.

③①④②⑤D4.

（2024·浙江寧波寧海中學(xué)校聯(lián)考期末）DNA在生物的遺傳和變異中發(fā)揮著重要的

作用，真核細(xì)胞內(nèi)存在著游離于染色體基因組外的環(huán)狀DNA（eccDNA）。某

eccDNA分子中含有1

200個堿基對，其中一條鏈上C＋G所占的比例為60％。下列有關(guān)

敘述錯誤的是（

C

）A.DNA復(fù)制時，脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下連接到脫氧核苷酸鏈的3'端B.

該eccDNA連續(xù)復(fù)制3次，會消耗3

360個腺嘌呤脫氧核苷酸C.

細(xì)胞缺水和營養(yǎng)不足將影響DNA的堿基組成D.DNA的兩條脫氧核苷酸鏈之間通過氫鍵連接C解析：DNA復(fù)制時，子鏈的延伸方向是5'端→3'端，在DNA聚合酶的作用下，脫氧核

苷酸連接到脫氧核苷酸鏈的3'端，A正確；該eccDNA分子中含有1

200個堿基對，其中

一條鏈上C＋G所占的比例為60％，由堿基互補配對原則可知，該eccDNA分子中C＋

G所占的比例為60％，A＝T＝1

200×2×（1－60％）÷2＝480個，該eccDNA連續(xù)復(fù)

制3次，會消耗（23－1）×480＝3

360個腺嘌呤脫氧核苷酸，B正確；細(xì)胞缺水和營

養(yǎng)不足不會影響DNA的堿基組成，C錯誤；DNA的兩條脫氧核苷酸鏈之間通過氫鍵連

接，C與G之間存在3個氫鍵，A與T之間存在兩個氫鍵，D正確。5.