1、第2课时 DNA分子的复制,第四章 第二节 DNA分子的结构和复制,学习导航 1.阅读教材P71，结合DNA分子的结构特点，了解DNA半保留复制的实验证据。 2.结合教材P72，归纳DNA分子的复制过程、特点，探讨DNA复制的生物学意义。 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？这一节我们就一起来
2、学习DNA复制的过程。,一、DNA分子半保留复制的实验证据,当堂检测,二、DNA分子复制的过程,内容索引,一、DNA分子半保留复制的实验证据,基础梳理,1.实验材料和技术 科学家以细菌(约每20分钟分裂一次，产生子代)为实验材料，运用技术。 2.实验的基本步骤 (1)用含 标记的NH4Cl培养细菌。 (2)将细菌转移到含 的普通培养液中培养。 (3)在不同时刻收集细菌并提取DNA分子。 (4)将提取的DNA进行 ，记录试管中DNA的位置。,同位素标记,15N,14N,离心,3.实验结果预测：如果DNA的两条链中都含有15N，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14
3、N，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分子质量居中，离心时应该在试管的 部。 4.实验结果 (1)提取亲代DNA离心 带。 (2)繁殖一代后取出，提取DNA离心 带。 (3)繁殖两代后取出，提取DNA离心 5.结论：DNA复制时总是保留一条 链，新合成一条 链，这样的复制方式叫做 复制。,底,上,中,全部重,全部中,母,子,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。结合DNA分子半保留复制的特点，完成下面表格：,问题探究,答案,全部在下部,1,1,1,0,0,0,0,0,2,2,1,4,1
4、/2,1/2,全部在中部,答案,1/2中部， 1/2上部,1/4中部， 3/4上部,4,0,1/2,1/2,8,1/4,3/4,8,0,1/4,3/4,1/8,7/8,16,答案 2n个、2个。,根据上表，回答下列问题： 1.复制n次后，子代DNA分子总数和含有15N的DNA分子数分别是多少？,答案 2n个、2n2个。,2.复制n次后，子代DNA分子含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是多少？,答案 2n1条、2条、2n12条。,3.复制n次后，子代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,4.设亲代DNA分子中含有腺嘌呤
5、(A)脱氧核苷酸m个，则： (1)经过n次复制，共需消耗游离的腺嘌呤(A)脱氧核苷酸多少个？_。 (2)在第n次复制时，需消耗游离的腺嘌呤(A)脱氧核苷酸多少个？_。,答案,m(2n1)个,m2n1个,知识整合,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
6、： 经过n次复制，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14NDNA(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
7、保留复制,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个，该D
8、NA分子已经复制了几次 A.3次 B.4次 C.5次 D.6次,答案,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 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：以 为模板合成 的过程。 2.时间：细胞有丝分裂的 期和减数 期。,亲
9、代DNA,子代DNA,第一次分裂间,间,3.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：形成两个 的DNA分子。 5.特点 (1) 。 (2) 复制。 6.意义：将 从亲代传给子代，确保了 传递的连续性。,完全相同,边解旋边复制,遗传信息,半保留,遗传信息,问题探究,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)。,下图是真核生物DNA复制的示意图，据图分析：,答案 是双向的。,2.每个复制起点的延伸方向是单向的还是双向的？,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 不同，原因是DNA分子中的两条链是反向平行的，因此子
10、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 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？,答案,知识整合,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。,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
11、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,解析 DNA复制发生在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂间期，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。,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
12、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 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。,巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”,课堂小结,间,一,边解旋边复制,半保留复制,当堂检测,1.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.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,2,3,4,5,1,答
13、案,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,2,3,4,1,5,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，破坏的是A与T、G与C之间的氢键。,解析,2,3,4,1,5,3.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D
14、NA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 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。,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,2,3,4,1,5,4.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 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：,2,3,4,1,5,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_。,半保留复制,(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_。,2,3,4,1,5,答案,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,