生物 第四章 遗传的分子基础 第二节 DNA的结构和DNA的复制 第2课时 苏教版必修2

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15N14N离心 3.实验结果预测：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14N，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：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：问题探究答案世代DNA分子结构特点DNA中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中的DNA分子在离心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比链的总数含14N、15N的链所占的比例只含15N含14N和15N只含14N含15N含14N0_ _1_ _全部在下部1110000022141/21/2全部在中部答案2_3_1/2中部，1/2上部 1/4中部，3/4上部 401/21/281/43/4801/43/41/87/816答案答案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(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个知识知识整合整合将含有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：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15NB.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保留复制解析解析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DNA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：复制的概念：以 为模板合成 的过程。2.时间：时间：细胞有丝分裂的 期和减数 期。 亲代DNA子代DNA第一次分裂间间3.过程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：结果：形成两个的DNA分子。5.特点特点(1) 。(2) 复制。6.意义：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？答案答案不同，原因是DNA分子中的两条链是反向平行的，因此子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？答案知识知识整合整合真核生物的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。方法链接方法链接巧记巧记DNA分子复制的分子复制的“一、二、三、四一、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23451答案解析解析只要细胞分裂，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23415解析解析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234153.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DNA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234154.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：23415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_。23415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