生物（人教版必修2）課件第3章第3節(jié)DNA的復(fù)制

第三章遺傳因子的發(fā)現(xiàn)第3節(jié)DNA的復(fù)制1．證明DNA分子是半保留復(fù)制的方法和過程。(難點)2．DNA復(fù)制的過程和特點。(重點)3．概述DNA復(fù)制的生物學(xué)意義。沃森和克里克構(gòu)建了DNA分子結(jié)構(gòu)模型，DNA分子作為遺傳物質(zhì)必須能夠自我復(fù)制傳遞給下一代，沃森和克里克又根據(jù)其特點，提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說。閱讀教材內(nèi)容，完成對下列問題的思考。知識點一對DNA分子復(fù)制的推測和實驗證據(jù)1．假說：__________復(fù)制方式。2．對DNA分子復(fù)制的推測半保留

沃森和克里克

解開

氫鍵

解開的兩條單鏈

堿基互補(bǔ)配對

原來的DNA分子

3.DNA分子復(fù)制的實驗證據(jù)(1)實驗方法：___________________法和離心技術(shù)。(2)實驗原理：如果DNA的兩條鏈都用15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子質(zhì)量大，離心時應(yīng)該在試管的_______部；兩條鏈中都含有14N，那么這樣的DNA分子質(zhì)量小，離心時應(yīng)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_______，離心時應(yīng)該在試管的_____部。放射性同位素標(biāo)記

底

上

居中

中

(3)實驗過程(4)在下圖中畫出預(yù)期的實驗結(jié)果提示：如圖(5)實驗結(jié)果和預(yù)期的一致，說明DNA的復(fù)制是以__________的方式進(jìn)行的。半保留

4．互動交流(1)DNA復(fù)制時有幾條模板鏈？新合成的DNA分子中的兩條鏈全是子鏈嗎？提示：①兩條模板鏈(親代DNA分子解開螺旋的兩條鏈)。②不是，而是一條母鏈和一條子鏈。(2)DNA復(fù)制時，用什么方法識別DNA中哪一條鏈?zhǔn)悄告湥囊粭l鏈?zhǔn)亲渔?？DNA復(fù)制所形成的子代DNA分子是否是親代DNA鏈和子代DNA鏈隨機(jī)結(jié)合的？提示：①同位素標(biāo)記法。②不是，而是親代DNA鏈與其相應(yīng)的子鏈結(jié)合形成的子代DNA分子。(3)如何區(qū)分親代與子代的DNA分子？提示：根據(jù)試管中DNA所在的位置。DNA分子在復(fù)制時，以解旋形成的兩條鏈(舊鏈)為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則吸收脫氧核苷酸與之配對，形成兩條子鏈(新鏈)，新鏈與舊鏈螺旋成一個新的DNA分子，所以稱之為半保留復(fù)制。1．判斷正誤(1)新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。(

)(2)DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，經(jīng)過四次復(fù)制形成16個DNA分子。(

)√

√

2．DNA分子的半保留復(fù)制是指(

)A．DNA分子中的一條鏈進(jìn)行復(fù)制，另一條鏈不進(jìn)行復(fù)制B．DNA分子中的一半進(jìn)行復(fù)制，另一半不進(jìn)行復(fù)制C．每一個子代DNA分子保留了其親代DNA分子的一條單鏈D．DNA分子復(fù)制后，一個仍為親代DNA分子，另一個為子代DNA分子解析：半保留復(fù)制是指DNA復(fù)制時，親代DNA分子的每一條鏈均可作為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則形成一條與之互補(bǔ)的子鏈，母鏈與對應(yīng)子鏈結(jié)合，形成新的DNA分子。答案：C通過以上實驗我們了解了DNA分子復(fù)制具有半保留復(fù)制的特點，閱讀教材內(nèi)容，思考下列問題。知識點二DNA分子復(fù)制的過程1．概念以__________為模板合成子代DNA的過程。2．時間細(xì)胞有絲分裂的_______和減數(shù)第一次分裂前的_______。3．場所主要是__________。親代DNA

間期

間期

細(xì)胞核

4．過程提示：能量解旋兩條螺旋的雙鏈母鏈脫氧核苷酸DNA聚合酶堿基互補(bǔ)配對雙螺旋結(jié)構(gòu)5．結(jié)果一個DNA分子形成了_____________________的DNA分子。6．特點(1)________________；(2)______________。兩個與親代完全相同

邊解旋邊復(fù)制

半保留復(fù)制

[巧學(xué)妙記]

DNA分子復(fù)制記憶口訣：一所、兩期、三步、四條件7.互動交流(1)DNA分子為什么能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的復(fù)制呢？提示：①獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板，②通過堿基互補(bǔ)配對原則保證了復(fù)制準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行。(2)DNA復(fù)制過程對生物體有什么意義？提示：DNA分子通過復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。(3)DNA復(fù)制是否只在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中進(jìn)行？是否只發(fā)生于細(xì)胞核中？提示：不是，無絲分裂及原核細(xì)胞二分裂過程中也發(fā)生DNA復(fù)制，線粒體和葉綠體中也有DNA，也進(jìn)行DNA復(fù)制。(4)在有絲分裂過程中DNA分子于何時復(fù)制？復(fù)制后位置如何？它們于何時分開？減數(shù)分裂呢？提示：有絲分裂過程中DNA分子于分裂間期復(fù)制，復(fù)制后的兩個子DNA恰位于兩條姐妹染色單體上，它們在有絲分裂后期著絲點分裂時分開；減數(shù)分裂過程中DNA復(fù)制發(fā)生于減Ⅰ前的間期，復(fù)制后仍位于兩姐妹染色單體上，其分開時間為減Ⅱ后期著絲點分裂時隨染色單體分開而分開。1．判斷正誤(1)DNA解旋后的每一條脫氧核苷酸鏈都可以作為DNA復(fù)制的模板。(

)(2)DNA雙螺旋全部解開后，再開始進(jìn)行DNA復(fù)制。(

)√

×

2．春天植物的幼葉要進(jìn)行旺盛的細(xì)胞分裂，其細(xì)胞的分裂方式和DNA復(fù)制的場所分別是(

)A．有絲分裂，細(xì)胞質(zhì)B．減數(shù)分裂，細(xì)胞核C．有絲分裂，細(xì)胞核D．有絲分裂，細(xì)胞核，線粒體，葉綠體解析：幼葉細(xì)胞中含有DNA的結(jié)構(gòu)有細(xì)胞核、線粒體和葉綠體，在進(jìn)行有絲分裂時細(xì)胞中的DNA均復(fù)制。答案：D解析：DNA復(fù)制的特點是半保留復(fù)制，b鏈?zhǔn)且詀鏈為模板合成的，a鏈和b鏈構(gòu)成一個子代DNA分子，所以a鏈中(A＋T)/(C＋G)的比值與b鏈中同項比值相同。答案：C假設(shè)將1個全部被15N標(biāo)記的DNA分子(0代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)n代，請結(jié)合圖示探討以下問題：知識點三有關(guān)DNA分子復(fù)制的計算1．合成子代DNA分析0

2

0

2

2

0

2

2

2

6

0

2

2n－2

2

2n＋1－2

2.互動交流(1)若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制，需要消耗該種脫氧核苷酸多少個？提示：消耗該種脫氧核苷酸m·(2n－1)個(2)第n次復(fù)制所需的該種脫氧核苷酸數(shù)為多少個？提示：第n次復(fù)制所需的個數(shù)等于前n次去掉前(n－1)次所需個數(shù)，即m·(2n－1)－m·(2n－1－1)＝m·2n－1。(3)用32P標(biāo)記了玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入含31P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂中期和后期，一個細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是多少？提示：中期每個細(xì)胞含染色體20條，被32P標(biāo)記的有20條，后期每個細(xì)胞含染色體40條，被32P標(biāo)記的有20條。1．判斷正誤(1)經(jīng)過DNA復(fù)制得到的子代DNA是由親代DNA鏈和復(fù)制的新鏈隨機(jī)結(jié)合而成的。(

)(2)各種生物的DNA復(fù)制場所都在細(xì)胞核。(

)(3)DNA分子復(fù)制過程需消耗能量。(

)(4)DNA分子通過復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。(

)×

×

√

√

2．某雙鏈DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有A個。該DNA在連續(xù)復(fù)制時，對所需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述，不正確的是(

)A．在第一次復(fù)制時，需要(m－A)個B．在第二次復(fù)制時，需要2(m－A)個C．在第n次復(fù)制時，需要2n－1(m－A)個D．不論復(fù)制多少次，需要胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目等于DNA分子中的脫氧核糖數(shù)目解析：DNA每次復(fù)制時，需要胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目等于原有DNA分子中的胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目。答案：D3．用15N同位素標(biāo)記細(xì)菌的DNA分子，再將它們放入含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖4代，a、b、c為三種DNA分子：a只含15N，b同時含15N和14N，c只含14N。下圖中這三種DNA分子的比例正確的是(

)解析：假設(shè)親代DNA分子為n個，則繁殖四代后，DNA分子總數(shù)為16n，其中，只含15N的DNA分子為0個，同時含有14N和15N的為2n個，只含14N的有14n個，它們呈現(xiàn)的比例為D圖所示。答案：D提示：邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制問題探討答案：兩個會徽所用的原料應(yīng)該選自一塊石材；應(yīng)先制造模型，并按模型制造會徽；應(yīng)使用電子控制的刻床；刻床應(yīng)由一名技術(shù)熟練的師傅操作或完全數(shù)控等。(以上可根據(jù)自己的經(jīng)驗推測回答，事實是原料確實選自一塊石材，但由于時間緊迫，兩個會徽是由兩名技術(shù)最好的師傅手工雕刻的)。驗證的最簡單的方法是：將兩個印章的圖形蓋在白紙上進(jìn)行比較。解析：通過此部分可以引出DNA精確復(fù)制的原因。本節(jié)聚焦1．答案：DNA分子可能進(jìn)行半保留復(fù)制或全保留復(fù)制或分散復(fù)制。2．答案：科學(xué)家以大腸桿菌為實驗材料，運用同位素示蹤技術(shù)，設(shè)計了一個巧妙的實驗，證實了DNA分子進(jìn)行半保留復(fù)制。3．答案：DNA分子的復(fù)制是一個邊解旋邊復(fù)制的過程，復(fù)制時需要模板、原料、能量和酶等基本條件。旁欄思考題答案：在本實驗中根據(jù)試管中DNA分子所在的位置就可以區(qū)分親代DNA分子與子代的DNA分子。解析：本實驗是根據(jù)半保留復(fù)制原理和DNA密度的變化來設(shè)計的。課后練習(xí)一、基礎(chǔ)題1．答案：腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸解析：構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸根據(jù)含氮堿基的不同可分為四種。2．答案：模板原料能量酶雙螺旋堿基互補(bǔ)配對解析：DNA復(fù)制需要的條件有模板、原料、能量、酶等。3．D

DNA聚合酶能將單個脫氧核苷酸連接到新形成的DNA子鏈