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第 3节 DNA的 复 制 新 课 导 入导 入 1:请 同 学 们 思 考 :细 胞 有 丝 分 裂 的 意 义 是 什 么 ?提 示 :亲 代 细 胞 的 染 色 体 复 制 (实 质 为 DNA复 制 )之 后 ,精 确 地 平 均 分 配 到 两 个子 细 胞 中 。 对 于 生 物 的 遗 传 具 有 重 要 意 义 。那 么 DNA是 怎 样 复 制 的 ?导 入 2:展 示 两 幅 相 同 的 “ 中 国 印 ?舞 动 的 北 京 ” ,让 同 学 看 看 两 幅 图 有 什 么区 别 ?提 示 :没 有 区 别 。同 学 们 ,这 两 幅 图 是 复 制 而 来 的 ,所 以 两 者 没 有 区 别 ,那 么 在 生 物 界 中 的 DNA要 保 持 亲 代 子 代 之 间 相 同 。 它 也 需 要 复 制 。 DNA是 如 何 完 成 复 制 的 呢 ?引 入课 题教 师 参 考 自 主 学 习 要 点 探 究 自 主 学 习学 习 目 标 :1.概 述 DNA分 子 的 复 制 。2.探 讨 DNA复 制 的 生 物 学 意 义 。 知 识 梳 理一 、 对 DNA分 子 复 制 的 推 测1.提 出 者 : 。2.假 说 内 容(1)解 旋 :DNA分 子 复 制 时 ,DNA分 子 的 双 螺 旋 解 开 ,互 补 碱 基 之 间 的 断 裂 。沃 森 和 克 里 克 氢 键(3)特 点 :新 合 成 的 每 个 DNA分 子 中 ,都 保 留 了 原 来 DNA分 子 中 的 一 条 链 ,这 种 复制 方 式 称 做 。半 保 留 复 制(2)复 制 DNA 模 板 : 分 子 解 开 的 原 料 : 两 条 单 链 脱 氧 核 苷 酸 碱 基 互 补 配 对 游 离 的 4种原 则 : 原 则 A二 、 DNA分 子 复 制1.DNA复 制 的 概 念 、 时 间 、 场 所概 念 以 为 模 板 合 成 子 代 DNA的 过 程时 间 有 丝 分 裂 和 减 数 第 一 次 分 裂 前 的 .场 所 主 要 是 .DNA分 子 间 期 间 期细 胞 核 2.DNA复 制 的 过 程 3.DNA复 制 的 特 点(1)过 程 : 。(2)方 式 : 。4.意 义将 遗 传 信 息 从 亲 代 传 给 了 子 代 ,从 而 保 持 了 的 连 续 性 。5.准 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 模 板 。(2)通 过 原 则 保 证 了 复 制 准 确 无 误 地 进 行 。边 解 旋 边 复 制半 保 留 复 制 遗 传 信 息碱 基 互 补 配 对 判 断 (1)经 过 DNA复 制 得 到 的 子 代 DNA是 由 亲 代 DNA链 和 复 制 的 新 链 随 机 结 合 而 成 的 。( )(2)不 同 生 物 的 DNA复 制 场 所 都 相 同 。 ( )(3)新 合 成 的 每 个 DNA分 子 中 ,都 保 留 了 原 来 DNA分 子 中 的 一 条 链 。 ( )(4)DNA的 复 制 是 半 保 留 复 制 ,一 个 DNA分 子 经 过 4次 复 制 形 成 16个 DNA分 子 。 ( ) 问 题 引 领 :1.DNA复 制 的 场 所 有 哪 些 ?哪 些 生 物 在 什 么 时 期 进 行 DNA复 制 ? 2.DNA复 制 过 程 中 需 要 哪 些 酶 ?复 制 产 生 的 子 代 DNA分 子 位 于 哪 种结 构 ? 要 点 探 究对 DNA复 制 的 理 解要 点 一教 师 参 考 1.DNA复 制 的 场 所主 要 场 所 是 细 胞 核 ,但 在 拟 核 、 线 粒 体 、 叶 绿 体 中 也 能 进 行 DNA复 制 。2.真 核 生 物 细 胞 核 中 DNA复 制 发 生 的 时 间在 体 细 胞 中 发 生 在 有 丝 分 裂 间 期 ;在 有 性 生 殖 过 程 中 发 生 在 减 数 第 一 次 分 裂 前的 间 期 。3.复 制 所 需 的 酶 是 指 一 个 酶 系 统 ,不 仅 仅 是 指 解 旋 酶 和 DNA聚 合 酶 ,还 包 括 DNA连 接 酶 等(1)解 旋 酶 的 作 用 是 破 坏 碱 基 间 的 氢 键 。(2)DNA聚 合 酶 的 作 用 是 连 接 游 离 的 脱 氧 核 苷 酸 。(3)DNA连 接 酶 的 作 用 是 连 接 DNA片 段 。4.两 个 子 代 DNA的 位 置 及 分 开 时 间 复 制 产 生 的 两 个 子 代 DNA分 子 位 于 一 对 姐 妹 染 色 单 体 上 ,由 着 丝 点 连 在 一 起 ,在 有 丝分 裂 后 期 或 减 数 第 二 次 分 裂 后 期 着 丝 点 分 裂 时 分 开 ,分 别 进 入 两 个 子 细 胞 中 。 【 典 例 1】 体 外 进 行 DNA复 制 的 实 验 ,向 试 管 中 加 入 有 关 的 酶 、 4种 脱 氧 核 苷酸 和 ATP,37 下 保 温 。 下 列 叙 述 中 正 确 的 是 ( )A.能 生 成 DNA,DNA的 碱 基 比 例 与 4种 脱 氧 核 苷 酸 的 比 例 一 致B.不 能 生 成 DNA,因 为 缺 少 DNA模 板C.能 生 成 DNA,DNA的 碱 基 比 例 不 确 定 ,且 与 酶 的 来 源 有 一 定 的 关 联D.不 能 生 成 DNA,因 为 实 验 中 缺 少 酶 催 化 的 适 宜 的 体 内 条 件解 析 :DNA复 制 需 要 的 条 件 是 模 板 、 原 料 、 酶 、 能 量 等 ,题 目 的 条 件缺 少 模 板 ,不 能 生 成 DNA。答 案 :B 方 法 透 析 DNA的 复 制 过 程 中 的 “ 一 、 二 、 三 、 四 ” 备 选 例 题 C 解 析 :从 图 中 无 法 获 得 有 关 DNA分 子 多 起 点 复 制 的 信 息 ,C项 错 误 。 【 题 组 演 练 】1.已 知 DNA分 子 的 一 条 母 链 上 的 部 分 碱 基 排 列 顺 序 为 ACGT,那 么 以 另 一 条母 链 为 模 板 ,经 复 制 后 得 到 的 对 应 子 链 的 碱 基 排 列 顺 序 是 ( )A.TGCA B.ACGTC.UGCA D.ACGU B解 析 :审 题 是 关 键 ,“ 以 另 一 条 母 链 为 模 板 ” ,其 碱 基 序 列 为 TGCA,按 照碱 基 互 补 配 对 原 则 可 知 经 复 制 后 得 到 的 对 应 子 链 的 碱 基 排 列 顺 序 是ACGT。 C 解 析 :DNA复 制 的 特 点 是 边 解 旋 边 复 制 ,故 A错 误 ;新 合 成 的 两 条 DNA子 链 与 原 来 的 两 条 母 链 发 生 碱 基 互 补 配 对 ,因 此 这 两 条 新 链 中 脱氧 核 苷 酸 的 排 列 顺 序 是 不 相 同 的 ,故 B错 误 ;复 制 时 两 条 链 同 时 作为 模 板 进 行 复 制 ,故 C正 确 ;复 制 过 程 中 需 要 解 旋 酶 、 DNA聚 合 酶 ,不 需 要 RNA聚 合 酶 ,故 D错 误 。 问 题 引 领 :1.若 将 含 有 15N的 DNA分 子 放 在 含 有 14N的 培 养 基 中 培 养 ,复 制 n次后 ,子 代 DNA会 出 现 怎 样 的 结 果 ?2.DNA复 制 过 程 中 消 耗 的 脱 氧 核 苷 酸 数 有 什 么 规 律 ?DNA分 子 复 制 的 有 关 计 算要 点 二教 师 参 考 DNA的 复 制 为 半 保 留 复 制 ,将 含 有 15N的 DNA分 子 放 在 含 有 14N的 培 养 基 上 培 养 ,复 制 n次 ,则 (3)消 耗 的 脱 氧 核 苷 酸 数 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 要 消 耗 该 脱 氧 核苷 酸 为 m(2n-1)个 。 第 n次 复 制 所 需 该 脱 氧 核 苷 酸 数 为 m2n-1。 【 典 例 2】 用 15N标 记 含 有 100个 碱 基 对 的 DNA分 子 ,其 中 有 胞 嘧 啶 60个 ,该DNA分 子 在 14N的 培 养 基 中 连 续 复 制 5次 。 下 列 有 关 判 断 错 误 的 是 ( )A.含 有 15N的 DNA分 子 有 两 个B.只 含 有 14N的 DNA分 子 占 15/16C.复 制 过 程 中 需 腺 嘌 呤 脱 氧 核 苷 酸 320个D.复 制 结 果 共 产 生 32个 DNA分 子解 析 :共 复 制 5次 ,DNA的 总 数 应 为 25=32(个 )。 因 为 亲 代 DNA中 两 条 脱氧 核 苷 酸 链 都 含 有 放 射 性 ,半 保 留 复 制 后 两 条 含 有 放 射 性 的 脱 氧 核 苷酸 链 不 会 消 失 ,所 以 复 制 后 仍 有 2个 DNA有 放 射 性 ,所 占 比 率 是 2/32,那么 其 余 都 不 含 有 放 射 性 即 只 含 有 14N,所 占 比 率 为 15/16。 因 为 C=60个 ,所 以 G=60个 ,那 么 A+T=100 2-60 2=80(个 ),则 A=80/2=40(个 )。 32个 子 代 DNA中 ,相 当 于 全 新 原 料 DNA有 31个 ,故 复 制 过 程 中 需 腺 嘌 呤 脱氧 核 苷 酸 共 40 31=1 240(个 )。答 案 :C 备 选 例 题假 定 某 高 等 生 物 体 细 胞 内 染 色 体 是 10条 ,其 中 染 色 体 中 的 DNA用 3H标 记 ,将 该 体 细 胞 放 入 不 含 有 标 记 的 培 养 液 中 连 续 培 养 2代 ,则 在 第 二 次 有 丝分 裂 后 期 ,每 个 细 胞 中 没 有 被 标 记 的 染 色 体 为 ( )A.5条 B.40条 C.20条 D.10条 D解 析 :DNA是 半 保 留 复 制 ,体 细 胞 中 10条 染 色 体 都 被 3H标 记 ,经 过 第 一次 有 丝 分 裂 后 ,每 个 DNA分 子 一 条 链 被 3H标 记 ,另 一 条 链 不 被 标 记 。第 二 次 有 丝 分 裂 间 期 DNA进 行 复 制 ,而 原 料 不 被 标 记 ,所 以 含 有 3H标记 与 不 含 3H标 记 的 染 色 体 之 比 为 1 1,即 有 丝 分 裂 后 期 ,细 胞 中 含 有3H标 记 与 不 含 3H标 记 的 染 色 体 各 有 10条 ,D选 项 正 确 。 B 【 题 组 演 练 】1.(2015山 东 滕 州 第 三 中 学 期 末 )洋 葱 根 尖 细 胞 在 含 3H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 3H标 记 的 胸 腺 嘧 啶 脱 氧 核苷 酸 的 培 养 液 中 培 养 ,第 二 代 如 图 所 示 :则 经 过 两 代 培 养 后 获 得 的 子 细 胞 内 DNA分 子 的 标 记 情 况 不 可 能 为 (只 考 虑 其中 一 对 染 色 体 上 的 DNA分 子 )( ) 解 析 :根 据 题 意 分 析 图 形 可 知 ,由 于 DNA分 子 的 半 保 留 复 制 ,使 得 第 一次 分 裂 后 的 DNA一 条 链 有 放 射 性 标 记 ,另 一 条 链 没 有 放 射 性 标 记 ;洋葱 根 尖 细 胞 第 二 次 分 裂 时 培 养 液 中 不 含 3H标 记 的 胸 腺 嘧 啶 脱 氧 核 苷酸 ,复 制 后 得 到 的 DNA分 子 中 ,一 半 的 DNA两 条 链 均 不 含 放 射 性 ,一 半的 DNA只 有 一 条 链 有 放 射 性 ;在 后 期 着 丝 点 分 裂 后 染 色 体 随 机 移 向 细胞 两 极 ,使 得 子 细 胞 内 DNA的 标 记 情 况 会 出 现 A、 C、 D项 的 结 果 。 2.(2015安 徽 安 庆 怀 宁 中 学 期 中 )某 噬 菌 体 中 的 DNA分 子 含 有 800个 碱 基 对 ,其 中 含 有 600个 碱 基 A。 该 噬 菌 体 侵 入 大 肠 杆 菌 后 增 殖 了 若 干 代 ,共 消 耗 大肠 杆 菌 细 胞 内 的 鸟 嘌 呤 脱 氧 核 苷 酸 6 200个 ,理 论 上 ,该 噬 菌 体 已 经 增 殖 了( )A.4代 B.5代 C.6代 D.7代B 解 析 :每 个 DNA中 含 有 G数 量 =800-600=200(个 )。 消 耗 了 6 200个 G,即 形 成 了 31个 DNA,加 上 本 来 就 有 的 1个 亲 代 DNA,共 有 32个 DNA,说 明复 制 了 5次 ,B项 正 确 。
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