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第三节DNA的复制1概述DNA分子的复制。2探讨DNA复制的生物学意义。1复制的概念DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2复制的时期体细胞有丝分裂间期和精（卵）原细胞减数分裂的间期。3复制的场所主要在细胞核。4复制的条件（1）模板：亲代DNA分子解旋产生的两条脱氧核苷酸链。（2）原料：游离的四种脱氧核苷酸。（3）能量：ATP供能。（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等。（5）相对稳定的细胞内部条件：适宜的温度、pH。思考：DNA为什么能够精确地复制？提示：DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；碱基有互补配对的能力，保证了复制准确无误地进行。5复制的过程解旋以母链为模板合成子链子链与对应母链形成双螺旋结构。（1）解旋：DNA分子的双链在解旋酶的作用下解开。（2）复制：以解开的每段母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。随着解旋的进行，新合成的子链不断延伸，每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成一个新的DNA分子。6复制的特点（1）半保留复制：新形成的DNA分子的两条链一条是母链，一条是子链。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，所以称作半保留复制。（2）边解旋边复制边形成螺旋。7复制的结果一个DNA分子形成了两个完全一样的DNA分子。新复制出的2个子代DNA分子通过细胞分裂分配到两个子细胞中。8复制的意义通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性和遗传信息传递的正确性。1DNA分子的复制过程（1）解旋：亲代DNA在解旋酶的作用下，消耗细胞内的能量，断裂氢键，把两条螺旋的双链解开，形成两条单链（母链）。（2）合成子链：以解开的两条母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成一条与母链互补的子链。（3）形成子代DNA：两条母链分别与各自相应的子链螺旋化形成两个相同的DNA分子。2证明DNA的复制是半保留复制（1）过程同位素标记法用含15N的培养基培养大肠杆菌，使其DNA双链均含15N，成为“重”细菌。将DNA被15N标记的大肠杆菌转移到含14N的培养基中培养。每隔一段时间取样一次，测定不同世代细菌DNA的密度。（2）测定方法密度梯度离心法抽提的细菌DNA直接进行密度梯度离心，结果不同世代细菌DNA分布位置如下图所示。将抽提的细菌DNA用酶将氢键断裂后，再进行密度梯度离心，结果如下图所示。（3）结果分析：3DNA复制过程中的有关计算DNA的复制为半保留复制，一个双链DNA分子，复制n次后，则有：（1）DNA分子数子代DNA分子数：2n。含亲代DNA母链的子代DNA分子：2个，占子代DNA总数的2/2n。不含亲代链的子代DNA分子：（2n2）个。（2）脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：2n1。其中亲代脱氧核苷酸链数：2，占子代DNA中脱氧核苷酸链总数的2/2n11/2n。新合成的脱氧核苷酸链数：（2n12）。（3）消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子中有某种脱氧核苷酸a个，则该DNA复制n次后，形成子代DNA分子需消耗游离的该脱氧核苷酸：（2n1）a个。而第n次复制，需要消耗该脱氧核苷酸（2n1）a个，计算方法：前n次复制需要（2n1）a个，前n1次复制需要（2n11）a个，所以第n次复制，需要消耗（2n1）a（2n11）a（2n1）a个。题型一 DNA复制的特点【例题1】下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（）。A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析：本题通过信息考查DNA复制的相关知识。从图中可以看出有多个复制起点，但是不是同时开始复制，所以A不对。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。这种多起点、半保留复制的模式不仅保持了前后代的稳定性，而且提高了DNA复制的效率。答案：A反思领悟：DNA的复制具有多个起点，复制的方向是双向的。题型二 有关DNA复制的计算【例题2】某个DNA片段由500对碱基组成，AT占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（）。A330 B660C990 D1 320解析：该DNA片段共有碱基50021 000个，已知（AT）/1 000100%34%，所以CG1 000（134%）/2330。复制2次后共有4个DNA片段，其中有3个是新合成的，所以需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为3303990。答案：C反思领悟：复制所需的脱氧核苷酸数a（2n1），其中的a为所求的脱氧核苷酸在亲代DNA分子中的数量，n为复制次数。题型三 DNA复制的时间、场所、过程和特点【例题3】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BDNA通过一次复制后产生四个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制D单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链解析：DNA的复制过程是在细胞有丝分裂的间期和减数分裂间期，随着染色体的复制而完成的，这是一个边解旋边复制的过程，以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞内游离的四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段子链，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。由此可见，B、C、D三项是错误的。答案：A反思领悟：DNA复制的时间是细胞分裂的间期，DNA复制的特点是边解旋边复制，半保留复制。1 实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是（）。酶游离的脱氧核苷酸ATPDNA分子mRNAtRNA适宜的温度适宜的酸碱度A BC D解析：DNA的复制过程是重要的生理过程，离不开酶和能量，还需要DNA模板、游离的脱氧核苷酸等基本条件。而酶的作用受温度、酸碱度的影响。答案：D2 （2011山东济南调研）将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含15N的单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是（）。A1/2n,1/2n B1/2n,1/2n1C1/2n,1/2n1 D1/2 n1,1/2n解析：一个用15N标记的DNA复制n次后，子代为2n个，单链为2n1条。其中含15N的单链只有2条，含15N的DNA分子只有2个，分别占1/2n、1/2n1。答案：B3 （2011辽宁沈阳四校阶段测试）某DNA分子有2 000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基AGTC1234，若该分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是（）。A200个 B300个 C400个 D800个解析：由一条单链上AGTC1234，计算得该单链上1 000个碱基中含有A100个、T300个，整个DNA分子中T400，复制一次需要A400个。答案：C5
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