步步高学案导学与随堂笔记2015-2016学年高中生物学案 第四章 第二节 第二课时.doc

第二课时DNA分子的复制【目标导航】 1.阅读教材，结合DNA分子的结构特点，了解DNA半保留复制的实验证据。

2.结合教材图4－11，归纳DNA分子的复制过程、计算规律，并探讨DNA复制的生物学意义。

一、DNA分子复制的方式1．DNA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。

2．时期细胞有丝分裂间期和减数分裂的间期。

3．场所细胞核(主要)。

4．DNA复制的条件(1) 模板：DNA分子的两条链。

(2) 原料：游离的4种脱氧核苷酸。

(3) 能量：ATP。

(4) 酶：解旋酶、DNA聚合酶等。

二、DNA复制的过程及特点1．过程2．结果形成两个完全相同的DNA分子。

3．特点(1)边解旋边复制；(2)半保留复制。

三、DNA准确复制的原因及意义1．原因(1)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。

(2)通过碱基互补配对原则，保证了复制能够精确地进行。

2．意义使遗传信息从亲代传给子代，确保了遗传信息的连续性。

判断正误(1)有的细胞并不进行DNA复制。

()(2)DNA双螺旋全部解链后，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。

()(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。

()(6)真核细胞核内DNA复制后位于两条姐妹染色单体上。

()(7)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。

()(8)通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。

()(9)通过DNA复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√(8)√(9)√一、DNA分子半保留复制的实验证据1．实验材料和技术科学家以细菌(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。

2．实验的基本步骤为(1)用含15N标记的NH4Cl培养细菌。

(2)将细菌转移到含14N的普通培养液中培养。

(3)在不同时刻收集细菌并提取DNA分子。

(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。

3．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。

4．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。

5．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。

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？答案不是，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。

2．若用15N标记一个DNA分子的两条链，用含14N标记的脱氧核苷酸为原料复制一次。

那么，半保留复制和全保留复制两种情况下产生的子代DNA有什么不同？答案 半保留复制：两个子代DNA 分子都为一条链含15N ，一条链含14N 。

全保留复制：子代DNA 分子中有一个两条链都为14N ，一个两条链都为15N 。

1．在氮源为14N 和15N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA 分子分别为14N －DNA(相对分子质量为a)和15N －DNA(相对分子质量为b)。

将亲代大肠杆菌转移到含14N 的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。

下列对此实验的叙述不正确的是( )A ．Ⅰ代细菌DNA 分子中一条链是14N ，另一条链是15NB ．Ⅱ代细菌含15N 的DNA 分子占全部DNA 分子的14C ．预计Ⅲ代细菌DNA 分子的平均相对分子质量为7a ＋b8 D ．上述实验结果证明DNA 复制方式为半保留复制 【问题导析】 (1)15N －DNA 在14N 的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA 分子均含有一条15N 的DNA 链和一条14N 的DNA 链。

这样的DNA 用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。

(2)Ⅰ代的两个DNA 分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA 分别为全14N －DNA 分子和14N 、15N —DNA 分子。

此时，将该DNA 作离心处理，产生的DNA 沉淀应该分别位于试管的上部和中部。

含15N 的DNA 分子占全部DNA 分子的12。

(3)Ⅲ代细菌DNA 分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7a ＋b)，平均相对分子质量为7a ＋b8。

答案 B【一题多变】 判断正误(1)将第Ⅲ代细菌DNA 离心分离将会出现3条带。

( )(2)不管复制多少代，含15N 标记的DNA 分子只有两个。

( ) (3)从Ⅰ代开始细菌DNA 分子中至少一条链含14N 。

( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ 二、DNA 分子复制的过程 1．DNA 分子复制的过程归纳2．不同生物的DNA 分子复制的场所在自然状态下，生物的DNA 均在细胞中复制⎩⎪⎨⎪⎧原核生物⎩⎨⎧ 拟核(主要)细胞质(如质粒)真核生物⎩⎨⎧细胞核(主要)线粒体叶绿体病毒：在活的宿主细胞内3．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 分开时刻及去向细胞分裂过程中，细胞核中两子DNA 随着丝点分裂姐妹染色单体分开而分开，即两子DNA 分开于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。

5．巧记DNA 分子复制的“一、二、三、四”若图中的亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，请结合图示分析以下问题。

1．关于DNA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15N的DNA分子数＝0个。

(5)只含14N的DNA分子数＝(2n－2)个。

2．关于脱氧核苷酸链数(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1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＝(2n＋1－2)条。

3．关于消耗的脱氧核苷酸数(1)经过n次复制，共需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸m·(2n－1)个。

(2)在第n次复制时，共需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸m·2n－1个。

2．下图表示DNA复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是()A．DNA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B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，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D．DNA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【问题导析】(1)DNA分子过程中的解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开；(2)DNA分子两条链是反向平行的，两条链复制时箭头方向是相反的；(3)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；(4)DNA聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。

答案 C【一题多变】判断正误(1)DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为DNA复制的模板。

()答案√解析DNA一次复制可以形成两个DNA分子，因为解旋后的每条脱氧核苷酸链都可以作为复制的模板。

(2)通过DNA复制，可以将遗传信息准确无误地从亲代传给子代。

()答案×解析DNA的复制有一定的准确性，但这种准确性是相对的，可能在复制过程中会发生差错。

1．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．复制过程先解旋后复制D．碱基互补配对保证了复制的准确性答案 D解析只要细胞分裂，DNA就复制，DNA不只存于细胞核内，细胞分裂方式亦不只是有丝分裂；DNA是边解旋边复制，不分先后。

2．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。

3．如图为真核细胞内某DNA片段(15N标记)结构示意图，共有1 000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。

下列说法正确的是()A ．该DNA 片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2 800个B ．该DNA 片段的一条核苷酸链中C ＋GA ＋T为3∶2 C ．解旋酶作用于①部位，DNA 聚合酶用于催化②部位的化学键构成 D ．将该DNA 片段置于14N 培养液中复制3次后，含14N 的DNA 分子占34 答案 B解析 该DNA 片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为600×(23－1)＝4 200对；由于碱基A 占20%，因此碱基T 占20%，碱基C 占30%，碱基G 占30%，该DNA 片段的两条脱氧核苷酸链中C ＋GA ＋T为3∶2，则该 DNA 片段的一条脱氧核苷酸链中C ＋GA ＋T也为3∶2；DNA 聚合酶用于构建3,5磷酸二酯键；将该DNA 片段置于14N 培养液中复制3次后，子代DNA 分子全部含有14N 。

4．如图为高等植物细胞中DNA 复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题。

(1)由图示可知，1个DNA 分子复制出乙、丙2个DNA 分子的方式是___________________。

(2)细胞中DNA 复制的场所为____________________； 在复制完成后，乙、丙分开的时期为___________________。

(3)把乙(只含14N)放在含15N 的培养液中培养，复制2次后子代DNA 单链中含15N 的DNA 单链所占的比例是 ____________________。

答案(1)半保留复制(2)细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期和减数第二次分裂后期(3)3 4【基础巩固】1．沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。

下列有关假说内容的叙述不正确的是()A．DNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂B．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上C．形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链D．形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成答案 D解析沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA 分子包括一条母链和一条子链。