DNA的复制高一下学期生物人教版必修2

第3节DNA的复制

学习目标：1.运用假说—演绎法探究DNA的复制方式。（科学探究）2.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。（生命观念）3.分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。（科学思维）inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子结构》论文节选值得注意的是，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1提出问题对DNA复制的推测DNA以什么方式复制？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：双链解开母链1母链2母链1母链2子链1子链22作出假设对DNA复制的推测新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,称为半保留复制。假设1：半保留复制(沃森和克里克提出）（P53）2作出假设(2)全保留复制

子代DNA的双链都是新合成的(1)半保留复制(沃森和克里克提出）子代DNA的双链，一半是新的，一半是旧的对DNA复制的推测复制一次复制一次科学家们产生不同观点：活动一：请阅读课本P53-P54，并思考以下问题：通过实验区分DNA复制方式的两种假说,实验的关键是什么?用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？该实验用什么元素做标记？为什么？如何测定子代DNA带有同位素的情况?1.要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”

关键思路是什么？2.肉眼看不见DNA，如何区分亲代和子代的DNA呢？通过实验区分亲代和子代的DNA，即把复制出的子链和母链区别开，观察它在新DNA中出现的情况。对DNA复制的推测同位素标记法4.该实验用什么元素做标记?

15N和14N15N和14N是N元素的两种稳定的同位素(无放射性)，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；3.能用32P，14C等具有放射性的同位素标记吗?不能，用32P，14C等具有放射性的同位素标记无法区分亲代和子代DNA(重带)15N/15N—DNA15N/14N—DNA(中带)14N/14N—DNA(轻带)密度梯度离心技术对DNA复制的推测5.实验中，形成的不同密度的DNA分子是随机混合在一起的，应如何区分？

密度梯度离心技术是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降，在一定的离心力下把颗粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同区带的分离方法。15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N15N/15N重带15N/14N14N/14N15N/14N轻带中带中带第二代第一代提取DNA离心提取DNA离心提取DNA离心含14N的培养液假设是半保留复制3演绎推理第二代含14N的培养液第一代提取DNA离心提取DNA离心15N15NPF1F214N14N提取DNA离心重带轻带重带轻带重带15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N3演绎推理画一画按照全保留复制的方式复制两次，DNA中15N和14N的分布情况。对DNA复制的推测①实验者：②实验材料：③实验方法：梅塞尔森和斯塔尔大肠杆菌同位素标记技术、4实验验证（密度梯度）离心技术梅塞尔森斯塔尔1958年同位素标记技术大肠杆菌：（繁殖快，20min一代）对DNA复制的推测4实验验证（1）获得15N标记的大肠杆菌DNA15NH4Cl14N/14NDNA繁殖若干代15N/15NDNA目的？（2）将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再进行离心，记录位置。15N/15NDNA14NH4Cl再分裂一次分裂一次提取DNA离心提取DNA离心？？？哪个位置？？？哪个位置4实验验证DNA复制是

复制。5得出结论亲代第一代第二代15N/

14N

15N/

15N

15N/

14N

14N/

14N

重带中带1/2中带1/2轻带半保留（3）实验结果对DNA复制的推测提出问题作出假设得出结论演绎推理实验验证DNA以什么方式复制？DNA以半保留方式复制（全保留）推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果DNA以半保留方式进行复制进行实验假说演绎法【小结】

DNA半保留复制的实验证据

放射性同位素总结

稳定同位素3H：标记亮氨酸，研究分泌蛋白合成与运输过程14C：标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径32P：35S：标记DNA标记蛋白质噬菌体的遗传物质18O：标记H2O、CO2研究光合作用产物O2氧原子的来源15N：标记DNA

，研究DNA复制方式检测放射性：检测密度或相对分子质量同位素

标记研究转移路径重点：15N、18O、无放射性当堂检测1．同位素示踪技术在生物学发展史上起着重要的作用，下列有关叙述正确的

是（）A．赫尔希和蔡斯用32P和35S将噬菌体的蛋白质和DNA区分开，单独研究各自作用B．鲁宾和卡门用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2，证明了O2中O的来源C．梅塞尔森利用同位素14N和15N的放射性，证明了DNA复制方式为半保留复制D．卡尔文利用12C标记CO2，探明了CO2中的C转化为有机物中C的转移路径A14C15N、18O无放射性稳定性易错：15N、18O、12C无放射性活动二：请阅读课本P55-P56，并思考以下问题：DNA复制的概念、发生的时期、场所？DNA复制的过程是怎样的？DNA复制需要哪些基本条件？DNA复制的有哪些特点?DNA能精确复制的原因是什么？DNA复制有何意义？真核细胞：

DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；原核细胞：主要在拟核中，在细胞质（质粒处）也有DNA的复制；细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。1概念：2DNA复制场所3发生时期(真核生物)DNA复制的过程病毒：宿主细胞内。科恩伯格1959年获诺贝尔奖资料一：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶等物质，结果并未得到DNA分子。资料二：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶等物质，又加入了微量的DNA分子。结果有新的DNA产生，且与加入的微量DNA分子相同。亲代DNA分子中的两条母链游离的4种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP等DNA复制的过程4条件DNA复制的过程5过程在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链碱基对氢键解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（一）解旋

DNA复制的过程①游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键（二）合成子链

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。DNA复制的过程②在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP

合成方向：

子链的5'端→

3'端形成磷酸二酯键（二）合成子链

DNA复制的过程DNA聚合酶作用：将单个的脱氧核苷酸连接到已有的脱氧核苷酸片段上

CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'（三）重新螺旋形成子代DNA分子

每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。DNA复制的过程1.DNA复制的条件①模板：②原料：③能量：④酶：亲代DNA的两条母链4种游离的脱氧核苷酸细胞提供的能量（ATP）2.DNA复制的方向:5'端→3'端（子链）氢键解旋多起点双向复制单起点双向复制3.DNA复制的起点和方向:原核生物：真核生物：abcdDNA聚合酶（形成磷酸二酯键）解旋酶（解螺旋，打开氢键）DNA复制的过程提高了DNA复制的效率DNA复制的过程5精确复制的原因（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的

；（2）

，保证了复制能够准确地进行。6复制的意义你认为DNA复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？会出错，可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。模板碱基互补配对原则半保留复制边解旋边复制4特点加快复制速度，减少DNA突变可能保证了复制的准确进行哪些链的碱基排列顺序是相同的哪些是互补的？半保留复制母链1母链2母链1母链2子链1子链2（1）三条DNA的碱基排列顺序

。相同（2）单链碱基排列顺序互补：

；

。

单链碱基排列顺序相同：

；

。子链1和子链2母链1和母链2子链1和母链2子链2和母链1小试牛刀1．DNA复制过程中，复制区的双螺旋分开，从此处形成两条子代双链，这两个相接区域形成的“Y”字型结构称为复制叉，如图甲所示。双向延伸的DNA在电镜下呈“θ”型，称为复制泡，如图乙所示。下列叙述错误的是（

）A.在图甲中，两条子链的延伸方向均为5′→3′B.由图乙可推知，复制环越大，复制启动的时间越早C.由图乙可知，DNA复制起点的两侧都能形成复制叉D.图乙片段中有3种解旋酶参与催化DNA分子中氢键的断裂2、氢键的形成需要酶的催化吗？巩固练习：a和c，b和d的碱基排列顺序相同。解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯键氢键不需要DNA复制的过程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？3、a、b、c、d4条单链中，碱基排列顺序相同的是？冈崎片段b（1）已知DNA聚合酶只能从5‘向3’移动，当母链是a时，子链DNA的合成方向是？（2）当母链是b时，子链DNA还能连续合成吗？子链DNA的合成方向是5‘到3’（不间断连续合成）子链DNA按照5‘到3’不连续合成，形成片段（3）“片段”该怎么连接成完整的DNA链？DNA连接酶连接DNA片段4．如图为DNA分子复制的模型，请据图回答下列问题。DNA复制的过程第1节DNA的复制——与DNA复制相关的计算

第3章基因的本质DNA复制相关计算亲代1代2代3代n代(1)DNA分子数①子n代DNA分子总数为

个。②含15N的DNA分子数为

个。③含14N的DNA分子数为

个。④只含15N的DNA分子数为

个。⑤只含14N的DNA分子数为

个。2n202n－22n取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代1DNA分子数亲代1代2代3代n代(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＝

条。22n×2=2n+12n+1－2针对训练：有15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制3次，则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____，只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____，含15N的链占全部DNA分子单链的比例是______。1/42/16=1/82脱氧核苷酸链数DNA复制相关计算取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代3/4（2）第1次复制需要

个该游离的脱氧核苷酸第2次复制需要

个该游离的脱氧核苷酸第n次复制需要

个该游离的脱氧核苷酸取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个。3消耗的脱氧核苷酸数DNA复制相关计算（1）复制1次需

个该游离的脱氧核苷酸复制2次需

个该游离的脱氧核苷酸复制n次需要

个该游离的脱氧核苷酸m3mm(2n－1)m2mm·2n－1DNA复制相关计算第一注意“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。第二第三注意碱基的单位是“对”还是“个”。在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有2个。第四注意问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词。关于“DNA复制”的四点“注意”1有丝分裂中染色体标记问题DNA复制与细胞中的染色体标记问题取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)2代复制..分裂1次复制复制....分裂2次分裂2次培养一个细胞周期，产生的子染色体都带有标记培养2个细胞周期，产生的子染色体一半带有标记2减数分裂中染色体标记问题DNA复制与细胞中的染色体标记问题将含有15N的DNA转至含14N标记培养液中培养复制....减Ⅰ....减Ⅱ减Ⅱ减数分裂产生的子染色体都带有标记一、概念检测

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