生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第二節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復制 第2課時 蘇教版必修2

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1、第2課時DNA分子的復制第四章第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)和復制學習導航1.閱讀教材P71，結(jié)合DNA分子的結(jié)構(gòu)特點，了解DNA半保留復制的實 驗證據(jù)。2.結(jié)合教材P72，歸納DNA分子的復制過程、特點，探討DNA復制的生 物學意義。重難點擊1.DNA分子的復制過程和特點。2.DNA復制的有關(guān)計算。課堂導入生物親子代之間是通過遺傳物質(zhì)傳遞遺傳信息的，那么親代的遺傳物質(zhì)如何“多出一份”來傳遞給子代？DNA的復制就是以親代DNA為模板合成子代DNA的過程，即1DNA2DNA。新產(chǎn)生的DNA分子是一個全新的DNA分子嗎？是否像洗相片似的，有一張底片就可以洗出許多相片來？這一節(jié)我們就一起來學習DNA復制的過

2、程。一、DNA分子半保留復制的實驗證據(jù)當堂檢測二、DNA分子復制的過程內(nèi)容索引一、DNA分子半保留復制的實驗證據(jù)基礎(chǔ)梳理1.實驗材料和技術(shù)實驗材料和技術(shù)科學家以細菌(約每20分鐘分裂一次，產(chǎn)生子代)為實驗材料，運用 技術(shù)。2.實驗的基本步驟實驗的基本步驟(1)用含 標記的NH4Cl培養(yǎng)細菌。(2)將細菌轉(zhuǎn)移到含 的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。(3)在不同時刻收集細菌并提取DNA分子。(4)將提取的DNA進行 ，記錄試管中DNA的位置。 同位素標記15N14N離心 3.實驗結(jié)果預測：實驗結(jié)果預測：如果DNA的兩條鏈中都含有15N，那么這樣的DNA分子質(zhì)量大，離心時應該在試管的 部；兩條鏈中都含有14N，那

3、么這樣的DNA分子質(zhì)量小，離心時應該在試管的 部；兩條鏈中一條含有15N，一條含有14N，那么這樣的DNA分子質(zhì)量居中，離心時應該在試管的 部。4.實驗結(jié)果實驗結(jié)果(1)提取親代DNA 離心 帶。(2)繁殖一代后取出，提取DNA 離心 帶。(3)繁殖兩代后取出，提取DNA 離心 5.結(jié)論：結(jié)論：DNA復制時總是保留一條 鏈，新合成一條 鏈，這樣的復制方式叫做 復制。底上中全部重全部中母子半保留如果用15N標記DNA分子的兩條鏈，讓其在含有14N的環(huán)境中復制。結(jié)合DNA分子半保留復制的特點，完成下面表格：問題探究答案世代DNA分子結(jié)構(gòu)特點DNA中脫氧核苷酸鏈的特點分子總數(shù)細胞中的DNA分子在離心

4、管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比鏈的總數(shù)含14N、15N的鏈所占的比例只含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個、2個。根據(jù)上表，回答下列問題：1.復制n次后，子代DNA分子總數(shù)和含有15N的DNA分子數(shù)分別是多少？答案答案2n個、2n2個。2.復制n次后，子代DNA分子含14N的DNA分子數(shù)和只含14N的DNA分子數(shù)分別是多少？答案答案2n1條、2條、2n12條。3

5、.復制n次后，子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)、含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)、含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)分別是多少？答案4.設親代DNA分子中含有腺嘌呤(A)脫氧核苷酸m個，則：(1)經(jīng)過n次復制，共需消耗游離的腺嘌呤(A)脫氧核苷酸多少個？_。(2)在第n次復制時，需消耗游離的腺嘌呤(A)脫氧核苷酸多少個？_。答案m(2n1)個m2n1個知識知識整合整合將含有15N標記的1個DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，復制n次：(1) 產(chǎn)生2n個DNA分子，其中含15N的DNA分子有2個，含14N的DNA分子有2n個，只含14N的DNA分子數(shù)是(2n2)個。(2) 2n個DNA分子有2n1條脫氧核苷酸鏈

6、，其中：含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)是2條、含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)是(2n12)條。(3)若親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個，則：經(jīng)過n次復制，共需要消耗該脫氧核苷酸：m(2n1)個。在第n次復制時，需要消耗該脫氧核苷酸：m2n1個。拓展應用1.在氮源為14N和15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子分別為14NDNA(相對分子質(zhì)量為a)和15NDNA(相對分子質(zhì)量為b)。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(和)，用某種離心方法分離得到的結(jié)果如下圖所示。下列對此實驗的敘述不正確的是答案解析A.代細菌DNA分子中一條鏈是14N，另一條鏈是15NB.代細菌含15N的DN

7、A分子占全部DNA分子的C.預計代細菌DNA分子的平均相對分子質(zhì)量為D.上述實驗結(jié)果證明DNA分子的復制方式為半保留復制解析解析15NDNA在14N的培養(yǎng)基上進行第一次復制后，產(chǎn)生的兩個子代DNA分子均含有一條15N的DNA鏈和一條14N的DNA鏈。這樣的DNA用離心法分離后，應該全部處在試管的中部。代的兩個DNA分子再分別進行復制，它們所產(chǎn)生的兩個子代DNA分別為全14NDNA分子和14N、15NDNA分子。此時，將該DNA作離心處理，產(chǎn)生的DNA沉淀應該分別位于試管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的 代細菌DNA分子共有8個，各條單鏈的相對分子質(zhì)量之和為(7ab)，平均相

8、對分子質(zhì)量為 2.某一個DNA分子中，A為200個，復制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含A的脫氧核苷酸3 000個，該DNA分子已經(jīng)復制了幾次A.3次 B.4次 C.5次 D.6次答案解析解析利用DNA復制規(guī)律得知，經(jīng)過n次復制利用腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目3 000(2n1)200，得n4。解析3.用經(jīng)3H標記的n個噬菌體侵染大腸桿菌，在普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間后，統(tǒng)計得知培養(yǎng)基中共有后代噬菌體m個，其中含有標記元素的噬菌體占的比例為答案解析解析解析每個噬菌體共有2條被標記的DNA鏈，n個噬菌體DNA經(jīng)復制后被標記的DNA鏈進入2n個子代噬菌體內(nèi)，所以被標記的噬菌體所占比例為二、DNA分子復制的過程基礎(chǔ)梳

9、理1.DNA復制的概念：復制的概念：以 為模板合成 的過程。2.時間：時間：細胞有絲分裂的 期和減數(shù) 期。 親代DNA子代DNA第一次分裂間間3.過程過程能量解旋兩條螺旋的雙鏈脫氧核苷酸DNA聚合酶雙螺旋結(jié)構(gòu)4.結(jié)果：結(jié)果：形成兩個的DNA分子。5.特點特點(1) 。(2) 復制。6.意義：意義：將 從親代傳給子代，確保了 傳遞的連續(xù)性。 完全相同邊解旋邊復制遺傳信息半保留遺傳信息問題探究答案答案有3個復制起點，各個起點開始的時間不同(最右邊最早)。下圖是真核生物DNA復制的示意圖，據(jù)圖分析：答案答案是雙向的。2.每個復制起點的延伸方向是單向的還是雙向的？答案1.圖中有幾個DNA的復制起點？它

10、們開始的時間相同嗎？答案答案不同，原因是DNA分子中的兩條鏈是反向平行的，因此子鏈的延伸方向也是相反的。3.在DNA復制的過程中，兩條子鏈延伸的方向是否相同？答案答案DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復制提供了精確的模板；通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。4.DNA分子的復制是非常精確的，其原因有哪些？答案知識知識整合整合真核生物的DNA復制是多起點雙向進行的，復制時兩條子鏈的延伸方向相反；DNA分子精確復制的原因有：一是獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復制提供了精確的模板，二是嚴格按照堿基互補配對進行。拓展應用4.下列關(guān)于DNA復制的敘述，正確的是A.在細胞有絲分裂間期，發(fā)生DNA復制B.DNA通

11、過一次復制后產(chǎn)生四個子代DNA分子C.真核生物DNA復制的場所只有細胞核D.單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈答案解析解析解析DNA復制發(fā)生在細胞有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期，是以親代DNA的兩條鏈為模板，合成兩個子代DNA的過程。DNA復制過程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。真核生物DNA復制的主要場所是細胞核，線粒體、葉綠體內(nèi)也可進行。5.下圖表示DNA復制的過程，結(jié)合圖示，下列有關(guān)敘述不正確的是答案解析A.DNA復制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈解開B.DNA分子的復制具有雙向復制的特點，生成的兩條子鏈的方向相反C.從圖示可知，

12、DNA分子具有多起點復制的特點，縮短了復制所需的時間D.DNA分子的復制需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段 解析解析DNA分子復制過程中的解旋酶破壞DNA雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈解開；DNA分子的兩條鏈是反向平行的，兩條鏈復制時箭頭方向是相反的；圖示中復制的起點只有1個，不能體現(xiàn)DNA分子具有多起點復制的特點；DNA聚合酶的作用底物是單個游離的脫氧核苷酸。方法鏈接方法鏈接巧記巧記DNA分子復制的分子復制的“一、二、三、四一、二、三、四”課堂小結(jié)間一邊解旋邊復制半保留復制當堂檢測1.下列關(guān)于DNA復制的敘述，正確的是A.復制均在細胞核內(nèi)進行B.復制僅發(fā)生在有絲分裂的間期C.復制過程

13、先解旋后復制D.堿基互補配對保證了復制的準確性23451答案解析解析只要細胞分裂，DNA就復制，DNA不只存于細胞核內(nèi)；細胞分裂方式亦不只是有絲分裂；DNA是邊解旋邊復制，不分先后。解析2.DNA分子復制時，解旋酶作用的部位應該是A.腺嘌呤與鳥嘌呤之間的氫鍵B.腺嘌呤與胸腺嘧啶之間的氫鍵C.脫氧核糖與含氮堿基之間的化學鍵D.脫氧核糖與磷酸之間的化學鍵答案23415解析解析DNA復制過程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把兩條螺旋的雙鏈解開，破壞的是A與T、G與C之間的氫鍵。解析234153.細菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中

14、培養(yǎng)，抽取其子代的DNA經(jīng)高速離心分離，如圖為可能的結(jié)果，下列敘述錯誤的是答案解析解析解析親代DNA為15N15N，經(jīng)第一次復制所形成的子代DNA應均為15N14N，應如圖所示。A.第一次分裂的子代DNA應為B.第二次分裂的子代DNA應為C.第三次分裂的子代DNA應為D.親代的DNA應為234154.女性子宮瘤最長的DNA分子可達36 mm，DNA復制速度約為4 m/min，但復制過程僅需40 min左右即可完成，這可能是因為A.邊解旋邊復制B.只有一個復制起點，但解旋之后可以向著兩個方向復制C.以半保留方式復制D.復制起點多，分段同時復制答案解析解析真核細胞中的DNA分子復制起點多,并且同時復制,所以比較迅速。解析5.如圖為高等植物細胞中DNA復制過程模式圖，請根據(jù)圖示過程，回答下列問題：23415答案(1)由圖示可知，1個DNA分子復制出乙、丙2個DNA分子的方式是_。半保留復制(2)細胞中DNA復制的場所為_；在復制完成后，乙、丙分開的時期為_。(3)把乙(只含14N)放在含15N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，復制2次后子代DNA單鏈中含15N的DNA單鏈所占的比例是_。23415答案細胞核、線粒體和葉綠體有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期