DNA的复制高一下学期生物人教版必修2

第3章基因的本质DNA的复制第3章第3节【回顾旧知】

1、DNA的基本组成单位是

，根据

的种类不同可分为

种。2、DNA双螺旋结构的特点有哪些？碱基之间遵循什么原则？脱氧核苷酸碱基4①两条链以

的方式盘旋成双螺旋结构；②

和

交替连接排列在外侧，构成基本骨架；

排列在内侧③两条链上的碱基通过

形成碱基对，遵循碱基互补配对原则反向平行脱氧核糖磷酸碱基氢键沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制”。inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.问题探讨一、对DNA分子复制的推测1、沃森和克里克提出的遗传物质复制的假说内容：DNA分子复制时，DNA分子的

将解开，互补的

之间的

断裂，解开的两条单链作为复制的

，游离的

依据

原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。双螺旋碱基氢键模板脱氧核苷酸碱基互补配对新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，被称做

。半保留复制对DNA复制的推测全保留复制：母链分开，分别复制形成两条子链DNA，此后两条母链彼此结合，恢复原状。子链互补结合形成一条新DNA分子（子代的DNA双链都是新合成的）。复制一次半保留复制：新形成的DNA分子一条是新的链，一条是旧的链；复制一次DNA半保留复制的实验证据【合作探究】教材P53-55DNA半保留复制实验要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？通过实验区分亲代和子代的DNA如何在实验中区分亲代和子代的DNA链？同位素标记法如果用同位素进行标记,可标记什么元素?可标记C、H、O、N、P等元素DNA半保留复制的实验证据15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；形成的不同密度的DNA分子应如何区分？密度梯度离心15N/15N-DNA重带15N/14N-DNA中带14N/14N-DNA轻带DNA半保留复制的实验证据实验者：实验材料：实验方法：大肠杆菌（繁殖快，20min一代）同位素标记技术和密度梯度离心技术美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同N元素的DNA。DNA半保留复制的实验证据实验过程：①先用15NH4Cl培养液培养大肠杆菌②让大肠杆菌繁殖若干代（DNA几乎都是15N标记）③将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中④在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA⑤将提取的DNA进行离心，记录离心管中DNA的位置DNA半保留复制的实验证据【合作探究】教材P53-55DNA半保留复制实验演绎推理绘制DNA的半保留复制、全保留复制实验过程及预期结果第二代半保留复制15N/15N__DNA15N/14N__DNA15N/14N__DNA14N/14N__

DNA15N/14N__DNA大肠杆菌在15N的培养液中培养若干代提取DNA离心转移到14N的培养液中提取DNA离心提取DNA离心细胞分裂一次第一代细胞分裂两次如果对亲代、子一代、子二代的DNA都分别进行离心，结果会怎样分布？重带(下部)15N/15N-DNA中带(中间)15N/14N-DNA轻带(上部)14N/14N-DNA中带(中间)15N/14N-DNADNA半保留复制的实验证据全保留复制亲代子一代子二代15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA细胞分裂转移到14NH4Cl的培养液中细胞分裂提取DNA离心提取DNA离心提取DNA离心15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNADNA半保留复制的实验证据15N14N14N14N15N14N亲代子一代子二代细胞分裂15N15N转移到14NH4Cl的培养液中细胞分裂提取DNA离心15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA半保留复制提取DNA离心提取DNA离心14N/14N-DNA

全重全中14N/14N15N/14N15N/15N亲代子一代

子二代轻中重DNA复制方式为

复制。得出结论半保留作出假设演绎推理实验验证【小结】

得出结论1.DNA是如何复制的?提出问题2.DNA的复制是半保留复制3.子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象4.通过实验进行验证假说

∣演绎法5.DNA以半保留的方式复制DNA半保留复制过程【合作探究】教材P55-56完成以下问题有丝分裂间期、减数第一次分裂前间期（细胞分裂前的间期）时间：场所:真核生物：原核生物：病毒：

亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。细胞核主要在拟核中宿主细胞内概念：过程:（主要）、叶绿体、线粒体DNA半保留复制过程解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶解旋酶：使氢键断裂DNA半保留复制过程合成子链：游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT氢键自动形成，不需要酶DNA半保留复制过程合成子链：在DNA聚合酶的催化下把单个的脱氧核苷酸连接到子链上。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP

子链的合成方向：

5'端→3'端形成磷酸二酯键DNA半保留复制过程形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'子代DNA均含有原来的一条母链和一条新合成的子链过程DNA半保留复制过程条件:原则:③能量亲代DNA的两条链4种游离的脱氧核苷酸解旋酶（解螺旋，破坏氢键）、DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）等由细胞代谢提供的ATP①模板②原料④酶

碱基互补配对原则从子链的5'端向3'端延伸方向:边解旋边复制

(从过程上看)半保留复制(从结果上看)形成两个完全相同的DNA分子特点结果DNA复制的过程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。准确复制的原因(1)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准确地进行。(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？

分别作用于图2中哪个部位？(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，

哪些链碱基排列顺序相同？碱基排列顺序相同

：

a和c，

b和d解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯键氢键

a、d是

子链

画出

一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程：

亲代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N无论DNA复制多少次，含有15N-DNA分子永远只有个，链也是

条两

21222315N15N14N14N半保留复制两

DNA复制相关计算亲代第一代第二代第n代….…….15N15NDNA分子数子代DNA分子数含15N的DNA分子数含14N的DNA分子数只含15N的DNA分子数只含14N的DNA分子数2n个2个2n个0个2n-2个DNA复制相关计算亲代第一代第二代第n代….…….15N15N脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数子代含15N的脱氧核苷酸链数子代含14N的脱氧核苷酸链数2n+1条2条2n+1-2条复制消耗脱氧核苷酸链数设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个。经过n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸第n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸m×(2n-1)个m×2n-1个DNA复制相关计算注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括第n次的复制。注意碱基的单位是“对”还是“个”。切记在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有母链的DNA分子都只有两个。看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。DNA复制有关计算注意事项课本p561.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。（1）DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。（

）（2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成。

（

）

××2.DNA的复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）A.复制均在细胞核内进行

B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链B叶绿体、线粒体、原核生物和DNA病毒无细胞核2个DNA聚合酶DNA的复制发生在间期3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（

）A.所有的大肠杆菌都含有15NB.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8C1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？可能有31.6×2×108÷109≈6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响。DNA半保留复制过程拓展原核生物与真核生物DNA复制区别

多起点双向复制单起点双向复制某DNA分子有碱基200对，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60%，则该DNA分子连续复制两次所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为A．80B．160C．240D．320将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制二次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是A．1/21/4B．1/41/4C．1/41/8D．1/21/8(2022·泰安)一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104B．复制过程需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C．含有放射性的子代DNA分子的两条链都有放射性D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3有丝分裂中染色体标记情况拓展题型DNA复制后DNA分子存在位置与去向

用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示：过程图解第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA；第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，含有放射性的细胞有2或3或4个。蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标