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1、第3节 DNA的复制 第3章 基因的本质 学习导航 1.结合DNA分子的结构特点，了解沃森和克里克对DNA分子复制方式 的早期推测。 2.结合教材图文，了解DNA半保留复制的实验证据。 3.归纳DNA分子的复制过程及总结DNA准确复制的原因。 重难点击 1.DNA分子的复制过程和特点。 2.DNA复制的有关计算。 课堂导入 生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如 何“多出一份”来传递给子代？DNA的复制就是以亲代DNA为模板合成 子代DNA的过程，即1DNA2DNA。新产生的DNA分子是一个全新的 DNA分子吗？是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？这 一
2、节我们就一起来学习DNA复制的过程。 一、DNA分子复制方式的推测和实验证据 当堂检测 二、DNA分子复制的过程 内容索引 一、DNA分子复制方式的推测和实验证据 1.对对DNA分子复制的推测分子复制的推测 (1)提出者： 。 (2)假说 解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间 的 断裂。 复制：解开的 作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据_ _原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。 (3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链， 这种复制方式被称做 。 基础梳理 沃森和克里克 氢键 两条单链 碱基 互补配对氢键 半保留复制 2.DNA分
3、子复制的实验证据分子复制的实验证据(选学选学) (1)实验方法： 法和密度梯度离心技术。 (2)实验原理 DNA的两条链都用15N标记，那么这样的DNA分子质量大，离心时应 该在试管的 部。 两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子质量小，离心时应该在试管 的 部。 两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子离心时应 该在试管的 部。 放射性同位素标记 底 上 中 (3)实验过程 (4)实验结果 立即取出，提取DNA离心带。 繁殖一代后取出，提取DNA离心 带。 繁殖两代后取出，提取DNA离心 (5)实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以 的方式进行的。 全部重 全部中
4、 半保留 如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制n次。结 合DNA分子半保留复制的特点，回答下列问题： 1.复制n次后，DNA分子总数和含有15N的DNA分子数分别是多少？ 答案 答案 2n个、2个。 问题探究 答案 答案 答案 2n个、(2n2)个。 2.复制n次后，DNA分子中含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数 分别是多少？ 答案 答案 2n1条、2条、(2n12)条。 3.复制n次后，DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、 含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？ 答案 答案 答案 m(2n1)个。 4.设亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧
5、核苷酸m个，则： (1)经过n次复制，共需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？ 答案 答案 m2n1个。 (2)在第n次复制时，需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？ 答案 知识知识 整合整合 将含有15N标记的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制n次： (1)产生2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子有2个，含14N的DNA分子 有2n个，只含14N的DNA分子数是(2n2)个。 (2)2n个DNA分子有2n1条脱氧核苷酸链，其中：含15N的脱氧核苷酸链数 是2条、含14N的脱氧核苷酸链数是(2n12)条。 (3)若亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则： 经过n次复制，
6、共需要消耗该脱氧核苷酸：m(2n1)个。 在第n次复制时，需要消耗该脱氧核苷酸：m2n1个。 拓展应用 1.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N DNA(相对分子质量为a)和15NDNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠 杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(和)，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 答案解析 A.代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N B.代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的 C.预计代细菌DNA分子的平均相对分子质量为 D.上述实验结果证明DNA分子的复制方式为半保留复制 解析
7、 解析 15NDNA在14N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15N的DNA链和一条14N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。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14NDNA分子和14N、 15NDNA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15N的DNA分子占全部DNA分子的 代 细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7ab)，平均 相对分子质量为 2.某一个DNA分子中，A为200个，复制数次后，消耗周围环境中含A的 脱氧核苷酸3 000
8、个，该DNA分子已经复制了几次 A.4次 B.3次 C.5次 D.6次 答案 解析 解析 利用DNA复制规律得知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数 目3 000(2n1)200，得n4。 解析 3.用经3H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 答案解析 解析 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 二、DNA分子复制的过程 基础梳理 1.DNA复制的概念：复制的概念：以 为模板合成 的过程。 2.时
9、间：时间：细胞有丝分裂的 期和减数 期。 亲代DNA子代DNA 第一次分裂前的间间 3.过程过程 能量 解旋 两条螺旋的双链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 双螺旋结构 4.结果：结果：形成两个 的DNA分子。 5.特点特点 (1) 。 (2) 复制。 6.意义：意义：将 从亲代传给子代，保持了 的连续性。 完全相同 边解旋边复制 半保留 遗传信息遗传信息 下图是真核生物DNA复制的示意图，据图分析： 答案 答案 有3个复制起点，各个起点开始的时间不同(最右边最早)。 问题探究 答案 1.图中有几个DNA的复制起点？它们开始的时间相同吗？ 答案 答案 是双向的。 2.每个复制起点的延伸方向是单向的还
10、是双向的？ 答案 答案 不同，原因是DNA分子中的两条链是反向平行的，因此子链的延 伸方向也是相反的。 3.在DNA复制的过程中，两条子链延伸的方向是否相同？ 答案 答案 答案 DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱 基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 4.DNA分子的复制是非常精确的，其原因有哪些？ 知识知识 整合整合 真核生物的DNA复制是多起点双向进行的，复制时两条子链的延伸方 向相反；DNA分子精确复制的原因有：一是独特的双螺旋结构，为复 制提供了精确的模板，二是严格按照碱基互补配对进行。 解析 解析 DNA复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，
11、 是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程。DNA复制 过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。真核生物DNA复 制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行。 拓展应用 4.下列关于DNA复制的叙述，正确的是 A.在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制 B.DNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子 C.真核生物DNA复制的场所只有细胞核 D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链 答案解析 5.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 答案解析 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
12、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 解析 解析 DNA分子复制过程中的解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条 链解开；DNA分子的两条链是反向平行的，两条链复制时箭头方向是相 反的；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；DNA聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。 方法链接方法链接 巧记巧记DNA分子复制的分子复制的“一、二、三、四一、二、三、四” 课堂小结 间 一 间 边解旋边复制 半保留复制 当堂检测 1.下
13、列关于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 23451 答案 解析 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。 解析 2.DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是 A.腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键 B.腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键 C.脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键 D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键 答案 23415 解析 解析 DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是 把两条螺旋的双链解开，破
14、坏的是A与T、G与C之间的氢键。 解析 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 23415 3.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， 然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图 为可能的结果，下列叙述错误的是 答案解析 解析 解析 亲代DNA为15N15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为 15N14N，应如图所示。 23415 4.女性子宫瘤最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 m/min， 但复制过程仅需40 min左右即可完成，这可能
15、是因为 A.边解旋边复制 B.只有一个复制起点，但解旋之后可以向着两个方向复制 C.以半保留方式复制 D.复制起点多，分段同时复制 答案 解析 解析 真核细胞中的DNA分子复制起点多，并且同时复制，所以比较 迅速。 解析 5.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，回答下列问题： 23415 答案 (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14N)放在含15N的培养液中培养，复制2次后子代DNA单链中 含15N的DNA单链所占的比例是_。 半保留复制 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