1、苏教版生物必修2 第4章 第2节 第2课时 DNA分子的复制第2课时DNA分子的复制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。DNA 分 子 复 制 的 过 程 及 特 点1DNA分子复制的含义及复制方式的证明(1)含义以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。(2)DNA复制方式的证明方法同位素示踪法。原理含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。过程a用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。b将被标记的大肠杆菌转入以含14N物质为唯
2、一氮源的培养液中培养。c分别取完成一次细胞分裂和二次细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来，进行密度梯度超速离心和分析。结果结论DNA的复制方式为半保留复制。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，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
3、的连续性。探讨：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。探讨：碱基互补配对原则是怎样的？【提示】A与T、T与A、C与G、G与C配对。探讨：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。探讨：图中过程是否一定准确无误？【提示】不一定，可能出现差异。1不同生物的DNA分子复制的场所病毒：在活的宿主细胞内2DNA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
4、)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。3DNA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，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。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。巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”1下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间
5、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双螺旋结构全部解旋后，才开始复制D单个脱氧核苷酸在DNA解旋酶的作用下连接合成新的子链【解析】DNA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。【答案】A2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 ()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【解析】图中DNA分子的复制是从多个起点开始的，但并
6、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。【答案】ADNA半保留复制的实验分析及相关计算下图表示一个被15N标记的DNA分子在14N的环境中，经过两次有丝分裂时，细胞中染色体和DNA的变化情况。探讨：经过两次有丝分裂，该DNA分子共复制出几条DNA分子？分别是哪一种？【提示】4条，分别是：15N/14N、14N/14N、15N/14N、14N/14N。探讨：第二次分裂后子细胞中有无含15N的DNA?【提示】有一半细胞含有15N的DNA。探讨：第二次有丝分裂中期染色体是否被15N标记？【提示】由图可知，第二次有丝分裂中期细胞中染色体已经复制(如图e)，两条染色单体中有
7、一条含有15N。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)：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)：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，
8、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。已知某全部N原子被15N标记的DNA分子作为亲代，转移到含14N的培养基中培养复制若干代，其结果分析如表：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链占全部链数之比仅含15N含14N、15N仅含14N含15N含14N亲代1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/
9、43/4161/87/8n2n中部，1上部012n113DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：(1)DNA分子数子代DNA分子数2n个。含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个。不含亲代链的子代DNA分子数(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条。亲代脱氧核苷酸链数2条。新合成的脱氧核苷酸链数(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
10、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。1某基因片段含有48对碱基，关于其复制的说法，正确的是()A该基因片段复制时共需要游离的碱基48个B该基因片段中若碱基G占1/4，则该片段中含有24个“AT”碱基对C若该基因片段含有12个碱基A，则该片段第2次复制时，需要游离的C为108个D若用32
11、P标记该基因片段，在含31P的环境中连续复制3次，不含32P的片段所占比例为1/4【解析】该基因片段共48个碱基对，96个碱基，复制时两条链都为模板，共需要游离的碱基96个，故A项错误；该基因片段中若G占1/4，则GC24个，那么AT24个，所以含24个“AT”碱基对，故B项正确；若该片段含有12个A，则AT12个，CG36个，第1次复制需要游离的CG36个，第2次复制需要CG36272个，故C项错误；含32P的基因片段连续复制3次，得到8个DNA分子，其中含32P的有2个，占1/4，不含32P的占3/4，故D项错误。【答案】B2若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞
12、转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是() 【导学号：21920042】A中期是46和46、后期是92和46B中期是46和46、后期是92和92C中期是46和23、后期是92和23D中期是46和23、后期是46和23【解析】“类胚胎干细胞”进行有丝分裂，根据题意可知，第一次有丝分裂的结果为每个DNA分子一条链含有32P，另一条链含有31P，所以第二次有丝分裂中期染色体总数为46条，每条染色体都有32P标记，其中每条染色体含有两条姐妹染色单体，一条染色单体DNA两条链含有31P，另一条染色单体DNA一条链含有32P，另一条
13、链含有31P；第二次有丝分裂后期，着丝点分裂，染色单体分开，染色体总数为92，其中46条含有32P标记。【答案】A3含有32P和含31P的磷酸，两者化学性质相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。将某哺乳动物的细胞放在含有31P的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞，然后将G0代细胞移到含有32P的培养基中培养，经过第一、二次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到的结果如图所示。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、G2三代DN
14、A分子离心后的试管分别是图中的：G0_；G1_；G2_。(2)图中两条带中DNA分子所含的同位素P分别是：条带_，条带_。(3)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】32P是31P的同位素，分子量要比31P大，32PDNA分子最重，在试管的最下部；31PDNA分子最轻，在试管的最上部；一条链含32P，另一条链含31P的DNA分子质量居中，位于试管的中间。分析过程可参考下图(以1个DNA分子为例)。【答案】(1)ABD(2)31P31P和32P(3)半保留复制遗传特性1有关DNA复制的叙述，正确的是()A有丝分裂分裂期和减数分裂过程中进行复制B全
15、部解旋之后才开始碱基配对C复制后每个新DNA分子含一条母链和一条子链D复制的场所是细胞核和核糖体【解析】DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期；DNA复制的特点之一是边解旋边复制；DNA复制方式是半保留复制，即复制后每个新DNA分子含一条母链和一条子链；复制的场所主要是细胞核，此外在线粒体和叶绿体中也能进行DNA的复制。【答案】C2DNA分子的半保留复制方式使DNA()A分子结构具有相对稳定性B能精确地进行自我复制，保证代与代之间的连续性C能够精确地指导蛋白质合成D产生可遗传变异的机会【解析】DNA分子的半保留复制方式使DNA能精确地进行自我复制，保证代与代之间的连续性。【答案】
16、B3在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是() 【导学号：21920043】A解旋酶破坏氢键并使DNA双链分开B游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对C与模板链配对的游离脱氧核苷酸连接成子链D子链与模板链盘绕成双螺旋结构【解析】DNA精确复制的原因一方面是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，二是通过碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。【答案】B432P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂后的一个细胞中，被32P标记的染色体条数可能是()0810203040A BC D【解析】在细胞分裂间期，DN
17、A进行复制，而DNA的复制是半保留复制，由于这些细胞在不含32P的培养基中培养，复制形成的DNA一条链含有32P，另一条链不含有32P，因此在第一次分裂结束后，每一个子细胞的每条染色体中DNA的一条链含有32P，另一条链不含有32P；在第二次分裂过程中，间期DNA半保留复制，复制形成的DNA，其中一半的DNA一条链含有32P，另一条链不含有32P；另一半的DNA都不含有32P；在第二次分裂产生的子细胞中，含有32P标记的染色体最多有20条，最少为0条，选项B正确。【答案】B5某DNA分子共有a个碱基对，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为()A7(2am) B8(am)C7(am) D8(2am)【解析】在DNA分子中，遵循碱基互补配对原则，其中AT，GC，题中所给Cm(个)，则T(2a2m)/2am(个)。该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数23(am)(am)7(am)。【答案】C课堂小结：网络构建核心回扣1.DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂间期。2.新合成的每一个DNA分子都保留了亲代DNA分子的一条链。3.DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对保证了复制能够精确地进行。4.DNA分子复制时是边解旋边复制。5.DNA分子通过复制，将遗传信息传递给子代。
