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1、遗传的分子基础1.阅读教材P71，分析DNA半保留复制的实验证据。2.结合教材图411，归纳DNA分子的复制过程和特点，探讨DNA复制的生物学意义。目标导读DNA分子的复制过程和特点。重难点击第 课时16n一DNA分子复制的实验证据n二DNA分子复制的过程n当堂检测DNA分子的结构和复制()n三有关DNA分子复制的计算沃森和克里克构建了DNA分子结构(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。一DNA分子复制的实验证据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，
2、解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据_原则，通过形成 ，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_ (如图2)。碱基互补配对氢键半保留复制科学家的假说是否正确呢？ 1957年，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用 技术，设计了一个巧妙的实验，证明DNA是以半保留的方式进行复制的。同位素示踪2.DNA分子复制的实验证据(1)实验方法： 法和离心技术。(2)实验原理：如果DNA的两条链中都用15N标记，那么这样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的 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
3、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 ，离心时应该在试管的 部。放射性同位素标记底上居中中3.DNA的复制方式科学家以细菌(约每20分钟分裂一次，产生子代)为实验材料，运用同位素标记技术，设计了以下实验：(1)实验方法过程由图示过程来看，实验的基本步骤为：用含 标记的NH4Cl培养细菌。将细菌转移到含 的普通培养液中培养。在不同时刻收集细菌并提取DNA分子。将 提 取 的 DNA进 行 离 心 ， 记 录 离 心 后 试 管 中 。15N14NDNA的位置(2)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 ，离心时应该在试管的 部
4、；两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子质量 ，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 ，离心时应该在试管的 部。大底小上居中中(3)实验结果分析亲代的结果说明 ；子一代试管中为杂合链带说明 。子二代试管中既有杂合链带又有轻链带，说明这时 。(4)由以上结果可以判断，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。DNA分子还没有复制DNA复制了一次DNA分子复制了两次母子半保留归纳提炼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，形成两条新链(子链)，新链与旧链螺
5、旋形成一个新的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 配对，_配对。(2)DNA分子中不含有碱基 ，这种碱基只在 中含有。解析DNA复制按照碱基互补配对原则进行。答案AA与TG与CURNA二DNA分子复制的过程通过以上实验，我们了解到DNA分子复制具有半保留复制的特点，右图为DNA分子复制的过程。结合该图，思考下列内容。1.时间：DNA分子复制是在细胞的 和_ 进行的，是随着 的复制而完成的。2.在真核生物的细胞中，DNA复制发生的场
6、所有_，主要场所是 。3.条件：DNA复制需要的模板是亲代DNA的 链，原料是 ，需要解旋酶和 等。有丝分裂间期减数第一次分裂间期染色体细胞核、线粒体和叶绿体细胞核两条四种脱氧核苷酸DNA聚合酶(1)解旋酶的作用是 。实质是破坏了碱基对之间的 键。(2)DNA聚合酶的作用是_ 。将两条螺旋的双链解开形成单链氢将四种脱氧核苷酸按照一定的顺序连接成和母链互补的子链4.过程：(1)解旋：复制开始时，DNA分子首先利用细胞提供的能量，在 酶作用下，把两条螺旋的双链解开。(2)合成子链：以 为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以周围环境中游离的四种 为原料，按照 原则，各自合成与母链互补的一条子链。解旋
7、两条解开的母链脱氧核苷酸碱基互补配对(3)形成子代DNA：新合成的子链不断地延伸，同时，每条子链同与其对应的母链盘绕形成 结构，各自形成一个新的DNA分子。双螺旋DNA分子复制的特点(1)半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。(2)边解旋边复制：DNA复制时并不是先将母链全部解开为单链后再合成子链的，而是边解旋边复制。小贴士(3)多起点同时进行复制图中DNA分子复制是从多个起点开始的。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。在复制速率相同的前提下，图中DNA分子是从其最右边开始复制的。真核生物的这种复制方式提高了DNA复制的效率。从图中箭头指向来看，
8、子链的合成方向与母链的方向相反；且其右上段与左下段连续复制，而左上段与右下段的复制不连续。最终这些不连续的片段，需要在DNA连接酶的作用下连接成完整子链。5.功能：传递 。6.DNA分子复制的意义：DNA分子通过复制，将_从亲代传给了子代，从而保持了 的连续性。7.DNA分子能够准确复制的原因有：(1)DNA分子_ 为复制提供了精确的模板；(2) 原则保证了复制的准确进行。遗传信息遗传信息遗传信息独特的双螺旋结构碱基互补配对8.两条子链延伸的方向 ，其原因可能是DNA分子中的两条链是 的，因此子链的延伸方向也是 的。9.从DNA分子复制的过程和结果两个方面总结其特点分别为 和 。不同反向平行相
9、反边解旋边复制半保留复制归纳提炼1.过程2.巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”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的双螺旋全部解链后，开始DNA复制()(3)单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子()活学活用(4)DNA的复制需要消耗能量()(5)单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链()问题导析(1)DNA复制发生在 期，不只是有丝分裂间期。(2)DNA复制为边解旋边复制，并且是 起点复制。(3)DNA复制为一条 与一条新合成的子链结合形成一个新的DNA分子。细胞分裂间多母链(4)DNA复制
10、过程中 和形成磷酸二酯键都需要消耗能量。(5)脱氧核苷酸链是在 酶的作用下通过形成磷酸二酯键而连接起来的。解旋DNA聚合解析(1)减数第一次分裂间期也发生DNA复制。(2)DNA边解旋边复制。(3)DNA半保留复制。(4)DNA复制是一个消耗能量的过程。(5)单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接，不是氢键。答案(1)(2)(3)(4)(5)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的环境中复制。结合DNA分子半保留复制的特点，完成下面表格：1全部在下部1002102全部在中部01041/2 1/2481/2中部，1/2上部1/4中部，3/4上部001/2 1/2
11、81/4 3/41/4 3/4 16 1/8 7/8根据上表归纳：若培养n代，结果是：1.DNA分子数(1)子代DNA分子总数 个。(2)含15N的DNA分子数 个。(3)含14N的DNA分子数 个。(4)只含15N的DNA分子数 个。(5)只含14N的DNA分子数 个。2n22n02n22.脱氧核苷酸链数(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数 条。(2)含15N的脱氧核苷酸链数 条。(3)含14N的脱氧核苷酸链数 条。2n122n123.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 个。(2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧
12、核苷酸 个。m(2n1)m2n1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分子中，DNA总链数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”。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()A.4次 B.3次C.5次 D.6次活学活用问题导析经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 个。解析利用DNA复制规律得知，经过
13、n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000(2n1)200，得n4。答案A200(2n1)课堂小结边解旋边复制半保留复制当堂检测1 12 23 34 41.下列关于DNA复制过程的顺序，正确的是()互补碱基对之间氢键断裂互补碱基对之间氢键合成DNA分子在解旋酶的作用下解旋以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对子链与母链盘旋成双螺旋结构A. B.C. D.1 12 23 34 4解析DNA复制的基本过程是：解旋合成子链双链螺旋化，在解旋时互补碱基对之间氢键断裂，在合成子链时重新形成新的氢键。答案D1 12 23 34 42.下列能正确表示DNA复制过程的是()1 12 23 34 4解析DNA复制
14、时，遵循碱基互补配对原则，它们是A与T配对、G与C配对，依据这个原理可判断B正确。答案B1 12 23 34 43.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()1 12 23 34 4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。答案D1 12 23 34 44.含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相
15、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G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有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。1 12 23 34 4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，请据图回答下列问题。1 12 23 34 4(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
16、 。(3)图中、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带 ，条带 。1 12 23 34 4(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。解析首先应该看懂图解，知道轻、中、重3种DNA划分的标准：由两条含31P的脱氧核苷酸链组成的是轻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的脱氧核苷酸链形成1 12 23 34 4的是重DNA。DNA分子的复制是半保留复制，即复制后形成的子代DNA中，每个DNA分子都只含有一条子链，另一条则为母链。根据题意：G0代细胞中的DNA全部由含31P的脱氧核苷酸组成，是轻DNA；G1代是以G0代细胞中的DNA为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的两个DNA分子，每一个DNA分子中，母链含31P，子链含32P，1 12 23 34 4是中DNA；G2代是以G1代为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的4个DNA分子，有2个DNA分子母链含31P，子链含32P，是中DNA，另2个DNA分子母链、子链都含有32P，是重DNA。1 12 23 34 4答案(1)ABD(2)011(3)31P31P、32P(4)半保留复制遗传特性
