1、第三单元 遗传与变异的分子基础 第一章 遗传的物质基础 第三节 DNA的复制 学习目标 1.DNA 分子的复制过程。(重点)2.DNA 分子半保留复制的有关计算。(重难点)自 主 预 习 探 新 知 一、DNA 的复制1DNA 复制的概念、时间(1)概念：以为模板合成的过程。(2)时间：细胞有丝分裂的和。2过程解旋（1）需要细胞提供能量（2）需要_的作用（3）结果：把解开 减数分裂间期亲代DNA分子子代DNA间期两条螺旋的双链解旋酶一、DNA 的复制 合成子链（1）模板：解开的每一段（2）原料：四种脱氧核糖核苷酸（3）酶：DNA聚合酶等（4）原则：_原则 形成子代 DNA：每条子链与其对应的母
2、链盘绕成。碱基互补配对母链双螺旋结构一、DNA 的复制3结果形成两个与亲代 DNA 分子完全相同的子代 DNA 分子。4意义将从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。遗传信息二、DNA 复制方式的实验探究 实验材料：大肠杆菌 实验方法：法和密度梯度离心法 (亲代 DNA 分子与子代 DNA 分子的区分方法)实验假设：DNA 分子以半保留的方式复制 同位素标记二、DNA 复制方式的实验探究二、DNA 复制方式的实验探究 实验结果：与预期结果一致 实验结论：DNA 分子以的方式复制半保留1判断对错(1)证明 DNA 复制方式的实验只能用同位素标记 N。()(2)在证明 DNA 复制方式的实验
3、中，从代开始，细菌 DNA 分子中至少一条链含 14N。()(3)DNA 复制遵循碱基互补配对原则，新合成的 DNA 分子中两条链均是新合成的。()答案(1)分析：DNA 的组成元素有 C、H、O、N、P，这几种元素都有同位素，所以标记任何一种元素都可以。(2)(3)分析：DNA 分子的复制方式为半保留复制，所以子代DNA 的两条链中包含了一条母链和一条子链。2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复制过程中先解旋后复制D碱基互补配对保证了复制的准确性D 原核生物没有细胞核，也会发生 DNA 复制；DNA 复制发生在有丝分裂间期或减数分裂
4、的间期；DNA 是边解旋边复制的，不分先后；碱基互补配对(A 与 T 配对、C 与 G 配对)保证了复制的准确性。3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()ATGCA BACGTCUGCADACGUB DNA 复制过程中遵循碱基互补配对原则，以另一条母链为模板形成的子链的碱基顺序与已知的母链是相同的。4一个被 15N 标记的 DNA 分子，以含 14N 的 4 种脱氧核苷酸为原料，连续复制 3 次，则含 15N 的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是()A1/2B1/4C1/6D1/8D DNA 的复制方
5、式为半保留复制，连续复制 3 次形成 8 个DNA 分子，而含 15N 的脱氧核苷酸链只有 2 条，占全部脱氧核苷酸链的比例是 2/161/8，选项 D 正确。合 作 探 究 攻 重 难 DNA的复制思考交流1真核细胞的 DNA 复制是否只在有丝分裂和减数分裂过程中进行？是否只发生于细胞核中？提示：不是，无丝分裂过程中也发生 DNA 复制。线粒体和叶绿体中也有 DNA，也进行 DNA 复制。2DNA 分子经复制能得到与亲代 DNA 分子完全相同的两个DNA 分子，DNA 复制具有精确性的原因是什么？提示：DNA 分子具有规则的双螺旋结构，DNA 复制时以解开的每一条链为模板，严格遵循碱基互补配
6、对原则。3若 1 个 DNA 分子含 m 个腺嘌呤，则复制 n 次需要多少个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？提示：(2n1)m。因为 1 个 DNA 分子复制 n 次，共形成 2n 个DNA 分子，这 2n 个 DNA 分子中共有 2 条链(相当于 1 个 DNA 分子)为母链，这两条链不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，故共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的个数为(2n1)m 个。归纳总结 1复制场所(在自然状态下，只能在细胞内复制)(1)真核生物：主要在细胞核内，线粒体和叶绿体内也可进行。(2)原核生物；主要在拟核，也可以在细胞质(如质粒的复制)。(3)DNA 病毒：在活的宿主细胞内。2DNA 分子复制过程(
7、以核 DNA 复制为例)3DNA 分子复制的有关计算 DNA 分子的复制为半保留复制，一个 DNA 分子复制 n 次，则有：(1)DNA 分子数 子代 DNA 分子数2n 个 含有亲代 DNA 链的子代 DNA 分子数2 个 不含亲代链的子代 DNA 分子数(2n2)个 只含亲代链的 DNA 分子数0 个(2)脱氧核苷酸“链”数 子代 DNA 分子中脱氧核苷酸链数2n1 条 亲代脱氧核苷酸链数2 条 新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条(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 次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数目为 m(2n1)个。第 n 次复制，
8、需该种脱氧核苷酸数为 m2n1。计算方法：连续复制 n 次需要消耗的脱氧核苷酸数减去连续复制(n1)次需消耗的脱氧核苷酸数就是第 n 次复制所需的脱氧核苷酸数。即 m(2n1)m(2n11)m2n1 个。4DNA 分子复制特点及子 DNA 存在位置与去向(1)复制特点：半保留复制即新 DNA 分子总有一条链来自亲代DNA(模板链)，另一条链(子链)由新原料构建而成。(2)2个子代DNA位置：当一个 DNA分子复制后形成两个新 DNA分子后，此两子代 DNA 恰位于两姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，即(3)子代 DNA 去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝粒分裂时，两姐妹染色单体
9、分开，分别移向细胞两极，此时子代 DNA 随染色单体分开而分开。5DNA 分子复制为半保留复制，若将一个被 15N 标记的 DNA转移到含 14N 的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：(1)子代 DNA 分子数 DNA 总数：2n 个。含 15N 的 DNA：2 个。只含 15N 的 DNA：0 个。含 14N 的 DNA：2n 个。只含 14N 的 DNA：(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数 总链数：2n22n1 条。含 15N 的链：2 条。含 14N 的链：(2n12)条。下图为真核细胞 DNA 复制过程模式图，请根据图示过程回答下列问题：(1)由图示得知，1 个 DNA 分子
10、复制出乙、丙 2 个 DNA 分子，其方式是_。(2)解旋酶能使双链 DNA 解开，但需要细胞提供_。(3)从图中可以看出合成两条子链的方向_。(4)细胞中 DNA 复制的场所是_；在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(5)若一个卵原细胞的一条染色体上的 珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个 A 替换成 T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是_。(6)若上述 DNA 分子有 2 000 个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上 AGTC1234，则该 DNA 分子复制一次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是()A200 个B300 个C400 个D800 个解析 DNA 复制方式是半保留复制
11、，因 DNA 两条链是反向平行的，故两条链的复制方向相反。DNA 复制的主要场所在细胞核，其次是线粒体、叶绿体。一个基因复制时若一条链出现差错，则复制后一个基因正常，另一个异常，一个卵原细胞减数第一次分裂形成的次级卵母细胞含突变基因的概率为 1/2，经减数第二次分裂形成的卵细胞含突变基因的概率为 1/2；所以该卵原细胞产生含突变基因卵细胞的概率为 1/4。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 A400 个，复制一次需要腺嘌呤脱氧核苷酸 400 个。答案(1)半保留复制(2)能量(ATP)(3)相反(4)细胞核、
12、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期、减数第二次分裂后期(5)1/4(6)C1DNA 一般能准确复制，其原因是()DNA 规则的双螺旋结构为复制提供模板DNA 复制发生于细胞周期的间期碱基互补配对是严格的产生的两个子代 DNA 均和亲代 DNA 相同A BCDD DNA 规则双螺旋结构经解旋后为 DNA 复制提供两条模板(即复制的标准)，严格的碱基互补配对原则保证了 DNA 复制的准确性，它保证了子代 DNA 是以亲代 DNA 提供的两条模板为标准合成的。2蚕豆根尖细胞(2N12)在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射
13、性标记分布情况是()A每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记B DNA 复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3HT)培养基中完成一个细胞周期，每一个 DNA 分子都有一条脱氧核苷酸链含 3HT，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，每个 DNA 分子复制的两个 DNA 分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个 DNA 分子的一条链含 3HT，如下图：3某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关 DNA 复制的方式进行了探究(已知
14、培养用的细菌大约每 20 min 分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。请回答下列问题：(1)综合分析本实验的 DNA 离心结果，前三组实验中，第_组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明 DNA 分子的复制方式。(2)分析讨论：实验三的离心结果：如果 DNA 位于 1/2 重带和 1/2 轻带位置，则是_复制；如果 DNA 位于全中带位置，则是_复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果 DNA 位于_(填位置及比例，下同)带位置，则是全保留复制；如果DNA 位于_带位置，则是半保留复制。若将实验三得到的 DNA 双链分开再离心，
15、其结果_(填“能”或“不能”)判断 DNA 的复制方式。为什么？_。(3)实验得出结论：DNA 复制方式为半保留复制。若将实验四的实验时间改为 60 min，离心后密度带的数量和位置是否发生变化？_。若实验三的结果中，子一代 DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的 DNA 单链中的 N 尚有少部分为_。解析(1)前三组实验中，第三组结果对得到的结论起到关键作用，但需把它与第一组轻带和第二组重带的结果进行比较，才能说明 DNA 分子的复制方式是半保留复制。(2)实验三的离心结果：如果 DNA 位于 1/2 重带和 1/2 轻带位置，则是全保留复制，若 DNA 分子全
16、位于中带位置，则是半保留复制，因此时 DNA 分子复制一代，其子代 DNA 的两条链应为一条链含 14N，一条链含 15N，所以处于中带位置，同理，实验四中如果 DNA 位于 1/4 轻带和 3/4 重带位置，则是全保留复制；如果 DNA 位于 1/2 中带和 1/2 重带位置，则是半保留复制。若将实验三得到的 DNA 双链分开后再离心，其结果不能判断 DNA 的复制方式；因为不论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的，都会出现位于 1/2 轻带和 1/2 重带位置。(3)若将实验四的实验时间改为 60 min，细菌分裂三次，因为 DNA 复制方式为半保留复制，离心后密度带的数量和位置
17、没有发生变化，还是在重带和中带位置。若实验三的结果中，子一代 DNA 的“中带”比以往实验结果中的“中带”略宽，可能的原因是新合成的 DNA 单链中的 N 尚有少部分为 15N。答案(1)三 一 二(2)全保留 半保留1/4 轻和 3/4 重 1/2 中和 1/2 重 不能 不论是全保留还是半保留复制，实验结果都是一样的(3)没有变化 15N当 堂 达 标 固 双 基 1下列关于 DNA 复制的叙述，正确的是()ADNA 复制时，严格遵循 AU、CG 的碱基互补配对原则BDNA 复制时，两条脱氧核糖核苷酸链均可作为模板CDNA 分子全部解旋后才开始进行 DNA 复制D脱氧核苷酸必须在 DNA
18、酶的作用下才能连接形成子链B DNA 复制时，严格遵循 AT、CG 的碱基互补配对原则；DNA 是以两条脱氧核苷酸链为模板进行复制的；DNA 分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在 DNA 聚合酶的作用下才能连接形成子链。2某 DNA 分子含 m 对碱基，其中腺嘌呤有 A 个。下列有关此 DNA 在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，错误的是()A在第一次复制时，需要(mA)个B在第二次复制时，需要 2(mA)个C在第 n 次复制时，需要 2n1(mA)个D在 n 次复制过程中，共需要 2n(mA)个D 解答本题时，首先把模板中胞嘧啶脱氧核苷酸数目求出，即(2m2A)/2mA，则复制一次，
19、需要(mA)(211)mA 个；复制 2 次，共需要(221)(mA)3(mA)个，因此，第二次复制需要 3(mA)(mA)2(mA)个；在 n 次复制过程中，共需要(mA)(2n1)个，则第 n 次复制需要(mA)(2n1)(mA)(2n11)2n1(mA)个。3将大肠杆菌的 DNA 分子用 15N 标记，然后置于不含 15N 的培养基中培养。当 DNA 分子复制 n 次后，不含 15N 的 DNA 分子数为()A2 B2nC2n2D2n2C 亲代 DNA 用 15N 标记经 n 次复制后，子代只有 2 个 DNA 分子含 15N，其余均不含 15N。4细菌在含 15N 的培养基中繁殖数代后
20、，细菌 DNA 的含氮碱基皆含有 15N，然后再将其移入含 14N 的培养基中培养，抽取亲代及子代的 DNA，离心分离，如图为可能的结果，下列叙述错误的是()A子一代 DNA 应为B子二代 DNA 应为C子三代 DNA 应为D亲代的 DNA 应为C 由题意可知，子一代的 DNA 应为全中(14N15N)，即图；子二代 DNA 应为 1/2 中(14N15N)、1/2 轻(14N14N)，即图；子三代 DNA 应为 1/4 中(14N15N)、3/4 轻(14N14N)，即图，而不是全轻(14N14N)；亲代的 DNA 应为全重(15N15N)，即图。5果蝇的体细胞含有 8 条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的 DNA 双链都被 32P 标记。如果把该细胞放在不含 32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期分别有 8 条、16 条被标记的染色体()A第 1 次 B第 2 次C第 3 次D第 4 次A 亲 代 DNA 为32P/32P，则 第 一 次 分 裂 中 期 染 色 体 为32P/31P32P/31P，后期着丝粒分裂后，每条染色体均为 32P/31P，所以第一次分裂中期与后期分别有 8 条和 16 条被标记的染色体。课 时 分 层 作 业 点击右图进入 Thank you for watching!