DNA的复制 高一下学期生物人教版必修2

2.有丝分裂将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。1.减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。遗传的稳定性实质是指遗传物质的准确传递，其基础之一是DNA的准确复制何为DNA的复制？

DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA→2DNA。第3章基因的本质人教版高中生物必修2第3节DNA的复制DNA是怎么复制的？沃森和克里克—半保留复制◆假说内容提出问题做出假设DNA的是如何复制的?(1)半保留复制(2)全保留复制(3)分散复制假说-演绎法亲代DNA分子将断裂成短片段，以这些亲本短片段为模板合成同样长短的新的DNA片段，再将这些新旧片段混合连接，形成完整的全长DNA分子。提出问题做出假设演绎推理实验验证得出结论DNA的是如何复制的?(1)半保留复制(2)全保留复制(3)分散复制设计实验假说-演绎法1.如果要通过实验区分DNA复制方式的三种假说，那么实验中区分的关键是什么？2.如何区分来自模板DNA的母链与新合成的子链？3.如何测定子代DNA带有同位素标记的情况？4.请思考讨论可行的实验思路。教材P52倒数第二自然段勾画利用同位素标记技术验证DNA复制方式的实验设计

1.实验材料：大肠杆菌2.实验方法：同位素标记法、密度梯度离心技术3.实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，它们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区分含有不同N元素的DNA。密度低密度高重带中带轻带梅塞尔森和斯塔尔4.实验思路:将DNA是15N标记的大肠杆菌，培养在含14N的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行离心，观察离心后试管中DNA的位置。(拟核中只有1个双链环状DNA）提出问题做出假设演绎推理实验验证得出结论DNA的是如何复制的?(1)半保留复制(2)全保留复制(3)分散复制设计实验假说-演绎法5.用“”表示亲代DNA链，“”表示子代DNA链，在草稿纸中演绎推理三种假设下的DNA复制结果，然后在画出离心管中亲代，第1代，第2代的结果。15N15N14N对DNA复制的推测—演绎推理15N15N15N15N15N15N半保留复制全保留复制分散复制1/2轻带DNA重带DNA1/2重带DNA3/4轻带DNA1/4重带DNA重带DNA中带DNA1/2轻带DNA1/2中带DNA重带DNA中带DNA高于中带低于轻带亲代子一代子二代提出问题做出假设演绎推理实验验证得出结论设计实验假说-演绎法6.第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？7.第二代出现了一条居中的条带和一条靠上的条带，这个结果可以进一步将哪种复制方式排除掉？排除全保留复制方式排除分散复制方式提出问题做出假设演绎推理实验验证得出结论设计实验假说-演绎法DNA的复制是以半保留的方式进行的提出问题做出假设演绎推理实验验证得出结论设计实验假说-演绎法DNA的复制是以半保留的方式进行的DNA的是如何复制的?(1)半保留复制(2)全保留复制(3)分散复制将DNA是15N标记的大肠杆菌，培养在含14N的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行离心，观察离心后试管中DNA的位置。✔任务二：DNA复制的相关计算规律假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：核心探讨从图中可以得到如下规律：(1)DNA分子数①子n代DNA分子总数为2n个。②含15N的DNA分子数为___个。③含14N的DNA分子数为2n个。④只含15N的DNA分子数为___个。⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。20学习笔记P59右下角(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝_____条。②亲代脱氧核苷酸链数＝__条。③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为_________个。②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为_______个。2n＋12m·(2n－1)m·2n－11.一个带有同位素15N标记的DNA分子，以含14N的脱氧核苷酸为原料，连续复制三次，在合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA分子占A.12.5% B.25% C.50% D.100%B解析同位素15N标记的DNA分子，以含14N的脱氧核苷酸为原料，连续复制三次，合成的子代DNA分子共有23＝8(个)，DNA复制具有半保留复制的特点，其中带有15N标记的DNA分子只有2个，故在合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA分子占2/8＝1/4＝25%。6.(2022·吉林长春高一期末)某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，共消耗周围环境中的腺嘌呤脱氧核苷酸3000个，则该DNA分子已经复制了几次A.四次 B.五次 C.六次 D.七次A解析由题意可知，模板DNA中含有200个腺嘌呤，即含有200个腺嘌呤脱氧核苷酸，复制n次后，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是(2n－1)×200＝3000(个)，解得n＝4。DNA的复制8.阅读教材P55-56，思考：（1）DNA复制发生的时期是？场所是？（2）DNA复制具体过程是？新链的延伸方向？需要哪些条件？（3）DNA复制有何特点？（4）DNA复制能精确进行的结构基础是？

（1）时间:有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成（真核生物核DNA）（4）条件:模板原料酶能量DNA分子的两条母链细胞中4种游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP直接提供（2）场所:主要是细胞核（其次在线粒体、叶绿体）（3）过程:解旋合成子链复旋DNA的复制（5）特点:边解旋边复制、半保留复制DNA的复制解旋：复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。形成子代DNA：同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游离的脱氧核苷酸DNA的复制（3）复制方向：新链的延伸方向只能是5’-端到3’-端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DNA的复制

（1）时间:有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成（真核生物核DNA）（3）条件:模板原料酶能量DNA分子的两条母链细胞中4种游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP直接提供（2）场所:主要是细胞核（其次在线粒体、叶绿体）（3）过程:解旋合成子链复旋DNA的复制（4）特点:边解旋边复制、半保留复制2．已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的效率一般为50～100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因是什么？说明什么？由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。教材P56拓展应用拓展提升半保留复制边解旋边复制多个复制起点特点DNA复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制(2)真核生物：多起点分段复制、双向复制在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。1958年，赫伯特泰勒用蚕豆(2N=12)根尖细胞作为实验材料，证明了真核细胞染色体DNA的复制也符合半保留复制模型。他先用放射性同位素3H标记细胞染色体DNA(标记双链)，然后让细胞在不含3H的培养液中进行有丝分裂，经放射自显影显示实验结果。

实验验证—利用真核生物为实验材料问题①:在第1细胞周期的中期染色体中，每个染色体的2条单体被标记的情况如何？在第1周期的中期染色体中，每个染色体的2条单体都被标记。问题②:第2细胞周期的中期染色体中，每个染色体的2条单体被标记的情况如何？第2周期的中期染色体中，每个染色体仅1条单体被标记。拓展提升DNA复制与有丝分裂中的染色体标记问题用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(以一对同源染色体为例)：由图可以看出，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；拓展提升用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(以一对同源染色体为例)：第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，可能子细胞的所有染色体都含15N，也可能子细胞的所有染色体都不含15N。即子细胞含有15N的染色体为0～2n条(体细胞染色体为2n条)。拓展提升2、1个不含15N的洋葱根尖分生区细胞在含15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期，然后转入不含15N标记的培养液中继续培养至第二个细胞周期的分裂中期，下图能正确表示该细胞分裂中期的是(只考虑其中一条染色体上的DNA分子)DDNA复制与减数分裂中的染色体标记问题用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合”状态，即15N/14N－DNA，子细胞的所有染色体都含15N。拓展提升3、假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为A.0

B.2

C.4

D.8C解析根据DNA分子复制的过程可知，模板链是含15N的DNA链，原料是含14N的脱氧核苷酸，复制一次后，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此在减数分裂产生的四个精子中，每一个精子中的DNA组成都是一条链含15N，另一条链含14N，所以减数分裂形成的四个精子中所有的DNA均含有15N，