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1、第16课时 DNA的复制目标导读1.阅读教材P52“对DNA分子复制的推测”，结合DNA分子的结构特点，了解沃森和克里克对DNA分子复制方式的早期推测。2.结合教材图312，了解DNA半保留复制的实验证据及三条DNA带的分析。3.结合教材图313，归纳DNA分子的复制过程及总结DNA准确复制的原因。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。1DNA分子的结构(1)基本单位：构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基连接而成。(2)整体：由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(3)由脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构
2、成基本骨架，碱基排列在内侧。(4)碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。2结合有丝分裂中DNA含量的变化曲线分析(1)在真核细胞中，DNA存在于细胞核、线粒体和叶绿体中，有丝分裂间期的DNA含量加倍是由于DNA的复制。(2)CD段DNA含量减半的原因是细胞质分裂，细胞一分为二。不考虑突变，产生的两个子细胞中核DNA携带的遗传信息完全相同。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
3、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。探究点一对DNA分子复制的推测和实验证据沃森和克里克构建了DNA分子结构模型(如图1)，DNA分子作为遗传物质必须能够自我复制传递给下一代，沃森和克里克又根据其特点，提出了遗传物质自我复制的假说。1对DNA分子复制的推测假说：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半保留
4、复制(如图2)。科学家的假说是否正确呢？ 1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA的确是以半保留的方式进行复制的。2DNA分子复制的实验证据(1)实验方法：放射性同位素标记法和离心技术。(2)实验原理：如果DNA的两条链都用15N标记，那么这样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的底部；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上部；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中部。(3)实验过程(4)在下图中画出预期的实验结果答案(5)实验结果和预期的一致，说明DNA的
5、复制是以半保留的方式进行的。归纳提炼DNA分子在复制时，以解旋形成的两条链(旧链)为模板，按照碱基互补配对原则吸收脱氧核苷酸与之配对，形成两条子链(新链)，新链与旧链螺旋成一个新的DNA分子，所以称之为半保留复制。活学活用1以DNA的一条链“ATC”为模板，推测经复制后的子链是()A“TAG” B“UAG”C“TAC” D“TUC”问题导析(1)DNA复制中碱基配对原则为A与T配对，G与C配对。(2)DNA分子中不含有碱基U，这种碱基只在RNA中含有。答案A解析DNA复制按照碱基互补配对原则进行。探究点二DNA分子复制的过程通过以上实验我们了解了DNA分子复制具有半保留复制的特点，如图为DNA
6、分子复制的过程，结合该图，思考下列内容。1概念：是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。3场所：细胞核、线粒体和叶绿体。主要场所是细胞核。4条件：(1)模板：亲代DNA的两条链；(2)原料：四种脱氧核苷酸；(3)酶：解旋酶和DNA聚合酶；(4)能量。5过程(1)解旋：DNA分子首先利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。(2)合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞中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子链。(3)形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘
7、旋成双螺旋结构，从而形成两个与亲代DNA完全相同的DNA分子。6功能：传递遗传信息。7DNA分子复制的意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。8DNA分子能够准确复制的原因有：(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板；(2)通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进行。9两条子链延伸的方向不同，其原因可能是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。10从DNA分子复制的过程和结果两个方面总结其特点分别为边解旋边复制和半保留复制。归纳提炼活学活用2判断下列说法的正误。(1)DNA复制只发生在有丝分裂间期()(2)DNA双螺旋全部解链
8、后，开始DNA复制()(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子()(4)DNA的复制需要消耗能量()问题导析(1)DNA复制发生在细胞分裂间期，不只是有丝分裂间期。(2)DNA复制为边解旋边复制，并且是多起点复制。(3)DNA复制为一条母链与一条新合成的子链结合形成一个新的DNA分子。(4)DNA复制过程中解旋和形成磷酸二酯键都需要消耗能量。答案(1)(2)(3)(4)解析(1)减数第一次分裂前的间期也发生DNA复制。(2)DNA边解旋边复制。(3)DNA半保留复制。探究点三有关DNA分子复制的计算如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环
9、境中复制。结合DNA分子半保留复制的特点，完成下面表格：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的链所占的比例含15N含14N和15N只含14N含15N含14N01全部在下部10021012全部在中部01041/21/2241/2中部，1/2上部01/21/281/43/4381/4中部，3/4上部01/43/4161/87/8根据上表归纳：若培养n代，结果是：1DNA分子数(1)子代DNA分子总数2n个。(2)含15N的DNA分子数2个。(3)含14N的DNA分子数2n个。(4)只含1
10、5N的DNA分子数0个。(5)只含14N的DNA分子数2n2个。2脱氧核苷酸链数(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条。(2)含15N的脱氧核苷酸链数2条。(3)含14N的脱氧核苷酸链数(2n12)条。3消耗的脱氧核苷酸数设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：(1)经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。(2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。归纳提炼1子代DNA分子中，含14N的有2n个，只含14N的有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。2无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个，占总数比例为。3子代DNA分子的链中，总链数
11、2n22n1条。含15N的链始终是2条，占总数比例为。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。活学活用3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()A4次 B3次C5次 D6次问题导析经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。答案A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。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
12、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答案B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。2大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养，8小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占总DNA的比例为1/16，则大肠杆菌的分裂周期是()A2小时 B4小时C1.6小时 D1小时答案 C解析假设该细胞分裂了n次，则DNA分子复制了n次，由题意可得关系式：22n116,2n32，n5,8小时细胞分裂了5
13、次，因此该细胞分裂的周期是851.6小时。3用15N标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N。图中表示这三种DNA分子的比例正确的是()答案D解析15N标记细菌DNA分子，放在含14N的培养基上复制4次形成16个DNA分子。则：只含15N的DNA分子：0个；同时含15N、14N的DNA分子：2个；只含14N的DNA分子：14个。4含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到
14、G0代细胞。然后将G0细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA，经密度梯度离心后得到结果(如图)。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若、分别表示轻、中、重3种DNA分子的位置，请回答下列问题：(1)G0、G1、G23代DNA离心后的试管分别是图中的： G0_、G1_、G2_。(2)G2代在、3条带中的DNA数的比例是_。(3)图中、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带_，条带_。(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是_。DNA的自我复制能使生物的_保持相对稳定。答案(1)ABD(2)011(3)31P31P、32P (4)半保留复制遗传特性解析首先应该看懂图解，知道轻、中、重3种DNA划分的标准：由两条链含31P的脱氧核苷酸组成的是轻DNA；由一条含31P的脱氧核苷酸链和另一条含32P的脱氧核苷酸组成的链形成的是中DNA；由含32P的脱氧核苷酸组成的是重DNA。
