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1、第2课时DNA分子的复制学习目标知识概览(教师用书独具)1阐明DNA分子的复制过程、特点。(重点)2通过探究DNA复制活动，培养抽象思维能力。(难点)3探讨DNA复制的生物学意义。自 主 预 习探 新 知一、DNA分子的复制过程及特点1DNA分子复制的含义以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。2DNA分子复制的过程(1)时期：细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。(2)场所：主要是细胞核。(3)条件：模板：DNA分子的两条链。原料：游离的4种脱氧核苷酸。能量：ATP。酶：解旋酶、DNA聚合酶等。(4)过程(5)特点边解旋边复制；半保留复制。(6)准确复制的原因和意义原因aDNA分子
2、独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；b通过碱基互补配对原则，保证了复制能够精确地进行。意义：使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息传递的连续性。二、DNA分子复制方式的证明及相关计算1DNA分子复制方式的证明方法同位素示踪法。2DNA复制方式证明原理含15N的双链DNA分子密度大，含14N的双链DNA分子密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。3证明过程(1)用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。(2)将被标记的大肠杆菌转入以含14N物质为唯一氮源的培养液中培养。(3)分别取完成一次细胞分裂和两次细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来，进行密度梯
3、度超速离心和分析。4实验结果预测：如果DNA分子的两条链中都含有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。5实验结果(1)提取亲代DNA离心全部重带。(2)繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。(3)繁殖两代后取出，提取DNA离心轻带、中带。6结论：DNA复制时总是保留一条母链，新合成一条子链，这样的复制方式叫做DNA半保留复制。基础自测1判断对错(1)DNA分子的复制只能发生在细胞核中。()(2)DNA分子
4、复制时，两条脱氧核苷酸链均作为模板。()(3)DNA分子完全解旋为两条单链，才开始进行DNA分子的复制。()(4)脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。()(5)通过DNA分子的复制，保持了遗传信息传递的连续性。()提示：(1)DNA分子的复制主要发生在细胞核中，也可发生在线粒体、叶绿体中。(2)(3)DNA分子复制是边解旋边复制。(4)脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能形成子链。(5)2DNA分子复制不需经过的过程是() 【导学号：01632135】A解旋B碱基配对C螺旋 D着丝点分开DDNA分子复制过程：解旋按碱基互补配对原则合成子链母链与子链盘绕成双螺旋结构。而着丝点分
5、开是在DNA分子复制完成后的有丝分裂后期或减数第二次分裂后期完成的。3具有100个碱基对的1个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数()A60个 B80个C20个 D180个D一个DNA分子含有的胞嘧啶脱氧核苷酸数为1004060，连续复制两次，DNA分子由1个变为4个，相当于增加了3个DNA分子，所以该过程需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数603180。合 作 探 究攻 重 难DNA分子的复制过程及特点背景材料如图是DNA分子的复制过程。思考交流1图中A、B、C分别表示什么过程？提示：A：解旋；B：合成子链；C：形成子代DNA。2碱基互补配对原则是怎样的？
6、提示：A与T、T与A、C与G、G与C配对。3子代DNA分子中是否含有亲代DNA?提示：子代DNA分子是由亲代DNA的一条单链和新合成的子代DNA单链共同组成的。4图中过程是否一定准确无误？提示：不一定，亲子代DNA可能出现差异。1不同生物的DNA分子复制的场所2DNA分子复制所需的酶：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。3DNA分子复制后两DNA分子的位置核DNA复制后位于两姐妹染色单体上。4子DNA分开的时间及去向细胞分裂过程中，
7、细胞核中两个子DNA随着丝点分裂姐妹染色单体分开而分开，即两个子DNA分开于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期被平均分配到两个子细胞中。5DNA分子复制对DNA作为遗传物质的意义(1)边解旋、边复制，多个起点同时进行，节省时间、效率高。(2)新DNA分子双链为“一母一子”，因此复制更为精确，使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。巧学好记：巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”典例通关下图表示DNA分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是()ADNA分子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BDNA分子的复制具有双
8、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DDNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段技巧点拨联系DNA复制过程结合图示一一分析，得出答案。CDNA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。(1)由图可以看出，DNA复制时子链的合成方向是由53，还是由35？提示：53。(2)DNA聚合酶、解旋酶的作用各不相同，这体现了酶
9、的什么特性？提示：专一性。活学活用1下列关于DNA分子复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期，发生DNA复制BDNA通过一次复制后产生4个DNA分子CDNA分子双螺旋结构全部解旋后，才开始复制D单个脱氧核苷酸在解旋酶的作用下连接合成新的子链ADNA通过一次复制后产生2个DNA分子；DNA分子复制时，边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。2如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是() 【导学号：01632136】A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复
10、制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率A图中DNA分子的复制是从多个起点开始的，但并不是同时开始的。图中DNA分子的复制是边解旋(需解旋酶)边双向复制的。题后反思：真核生物的DNA复制是多起点双向进行的，复制时两条子链方向相反。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，二是严格遵循碱基互补配对原则。DNA复制方式的证明及相关计算背景材料关于DNA分子复制的早期推测关于DNA分子是如何复制的，在早期的研宄中，科学家们提出了三个模型，它们是全保留复制模型(conservative model)、弥散复制模型(dispersive model)和半保留
11、复制模型(semiconservative model)。全保留复制模型：在全保留复制模型中，母链DNA分开，分别复制形成两条子链DNA，此后两条母链DNA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子(如图)。弥散复制模型：在弥散(分散)复制模型中，亲代双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”(如图)。思考交流1据图分析，如果DNA的复制是全保留复制，则1个被15N标记的DNA在含14N的培养液中复制n次，子代DNA分子中含15N和14N的比值是多少？提示：1(2n1)。2据图分析，如果DNA的复制是
12、弥散复制，则1个被15N标记的DNA在含14N的培养液中复制n次，子代DNA分子中含15N和14N的比值是多少？提示：11。3据图分析，如果DNA的复制是全保留复制，则1个被15N标记的DNA在含14N的培养液中复制n次，第一代和第二代DNA离心后的密度带分别有几条？其比值如何？提示：第一代DNA离心后的密度带有重带和轻带，其n比值是11；第二代DNA离心后的密度带有重带和轻带，其比值是13。1DNA半保留复制的实验分析(1)实验预期：离心后出现3条DNA带。重链带(密度最大，最靠近试管底部)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。杂合链带(密度居中，位置也居中，也称中带)：
13、一条链为15N标记、另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。轻链带(密度最小，离试管底部最远)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。(2)实验结果分析亲代的结果说明DNA分子还没有复制；子一代试管中为杂合链带说明DNA复制了一次。子二代试管中既有杂合链带又有轻链带，说明这时DNA分子复制了两次。(3)结论：DNA复制时总是保留一条母链，新合成一条子链，这样的复制方式叫做半保留复制。2一个DNA分子无论复制多少代，DNA原有的两条链不变，一直作为模板，分别进入两个子代DNA分子中。3DNA复制的相关计算DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：(
14、1)DNA分子数子代DNA分子2n个。含有亲代DNA链的子代DNA分子2个。不含亲代链的子代DNA分子(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链2n1条。亲代脱氧核苷酸链2条。新合成的脱氧核苷酸链(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，则：经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。4与染色体、细胞数目相关的计算研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：(1)一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记，该DNA分子便带标记。(2)每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记，该染色体便带标记。(3)每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。典例通关某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图。则下列有关分析正确的是()AX层中的基因只用
