DNA的復(fù)制 高一下學(xué)期生物人教版必修2

2.有絲分裂將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過復(fù)制（關(guān)鍵是DNA的復(fù)制)之后,精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。由于染色體上有遺傳物質(zhì)DNA，因而在細(xì)胞的親代和子代之間保持了遺傳的穩(wěn)定性。1.減數(shù)分裂和受精作用保證了每種生物前后代染色體數(shù)目的恒定，維持了生物遺傳的穩(wěn)定性。遺傳的穩(wěn)定性實(shí)質(zhì)是指遺傳物質(zhì)的準(zhǔn)確傳遞，其基礎(chǔ)之一是DNA的準(zhǔn)確復(fù)制何為DNA的復(fù)制？

DNA的復(fù)制就是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程，1DNA→2DNA。第3章基因的本質(zhì)人教版高中生物必修2第3節(jié)DNA的復(fù)制DNA是怎么復(fù)制的？沃森和克里克—半保留復(fù)制◆假說內(nèi)容提出問題做出假設(shè)DNA的是如何復(fù)制的?(1)半保留復(fù)制(2)全保留復(fù)制(3)分散復(fù)制假說-演繹法親代DNA分子將斷裂成短片段，以這些親本短片段為模板合成同樣長(zhǎng)短的新的DNA片段，再將這些新舊片段混合連接，形成完整的全長(zhǎng)DNA分子。提出問題做出假設(shè)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論DNA的是如何復(fù)制的?(1)半保留復(fù)制(2)全保留復(fù)制(3)分散復(fù)制設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)假說-演繹法1.如果要通過實(shí)驗(yàn)區(qū)分DNA復(fù)制方式的三種假說，那么實(shí)驗(yàn)中區(qū)分的關(guān)鍵是什么？2.如何區(qū)分來自模板DNA的母鏈與新合成的子鏈？3.如何測(cè)定子代DNA帶有同位素標(biāo)記的情況？4.請(qǐng)思考討論可行的實(shí)驗(yàn)思路。教材P52倒數(shù)第二自然段勾畫利用同位素標(biāo)記技術(shù)驗(yàn)證DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌2.實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法、密度梯度離心技術(shù)3.實(shí)驗(yàn)原理：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，它們的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同N元素的DNA。密度低密度高重帶中帶輕帶梅塞爾森和斯塔爾4.實(shí)驗(yàn)思路:將DNA是15N標(biāo)記的大腸桿菌，培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)液中，在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA進(jìn)行離心，觀察離心后試管中DNA的位置。(擬核中只有1個(gè)雙鏈環(huán)狀DNA）提出問題做出假設(shè)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論DNA的是如何復(fù)制的?(1)半保留復(fù)制(2)全保留復(fù)制(3)分散復(fù)制設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)假說-演繹法5.用“”表示親代DNA鏈，“”表示子代DNA鏈，在草稿紙中演繹推理三種假設(shè)下的DNA復(fù)制結(jié)果，然后在畫出離心管中親代，第1代，第2代的結(jié)果。15N15N14N對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)—演繹推理15N15N15N15N15N15N半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制1/2輕帶DNA重帶DNA1/2重帶DNA3/4輕帶DNA1/4重帶DNA重帶DNA中帶DNA1/2輕帶DNA1/2中帶DNA重帶DNA中帶DNA高于中帶低于輕帶親代子一代子二代提出問題做出假設(shè)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)假說-演繹法6.第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，這個(gè)結(jié)果排除了哪種復(fù)制方式？7.第二代出現(xiàn)了一條居中的條帶和一條靠上的條帶，這個(gè)結(jié)果可以進(jìn)一步將哪種復(fù)制方式排除掉？排除全保留復(fù)制方式排除分散復(fù)制方式提出問題做出假設(shè)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)假說-演繹法DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的提出問題做出假設(shè)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)假說-演繹法DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的DNA的是如何復(fù)制的?(1)半保留復(fù)制(2)全保留復(fù)制(3)分散復(fù)制將DNA是15N標(biāo)記的大腸桿菌，培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)液中，在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA進(jìn)行離心，觀察離心后試管中DNA的位置。?任務(wù)二：DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算規(guī)律假設(shè)將一個(gè)全部被15N標(biāo)記的雙鏈DNA分子(親代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)n代，結(jié)果如下：核心探討從圖中可以得到如下規(guī)律：(1)DNA分子數(shù)①子n代DNA分子總數(shù)為2n個(gè)。②含15N的DNA分子數(shù)為___個(gè)。③含14N的DNA分子數(shù)為2n個(gè)。④只含15N的DNA分子數(shù)為___個(gè)。⑤只含14N的DNA分子數(shù)為(2n－2)個(gè)。20學(xué)習(xí)筆記P59右下角(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)①子代DNA中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝_____條。②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝__條。③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為_________個(gè)。②若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，在第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為_______個(gè)。2n＋12m·(2n－1)m·2n－11.一個(gè)帶有同位素15N標(biāo)記的DNA分子，以含14N的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制三次，在合成的DNA分子中，帶有15N標(biāo)記的DNA分子占A.12.5% B.25% C.50% D.100%B解析同位素15N標(biāo)記的DNA分子，以含14N的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制三次，合成的子代DNA分子共有23＝8(個(gè))，DNA復(fù)制具有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，其中帶有15N標(biāo)記的DNA分子只有2個(gè)，故在合成的DNA分子中，帶有15N標(biāo)記的DNA分子占2/8＝1/4＝25%。6.(2022·吉林長(zhǎng)春高一期末)某一個(gè)DNA分子的堿基總數(shù)中，腺嘌呤為200個(gè)，復(fù)制n次后，共消耗周圍環(huán)境中的腺嘌呤脫氧核苷酸3000個(gè)，則該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了幾次A.四次 B.五次 C.六次 D.七次A解析由題意可知，模板DNA中含有200個(gè)腺嘌呤，即含有200個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸，復(fù)制n次后，消耗的腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是(2n－1)×200＝3000(個(gè))，解得n＝4。DNA的復(fù)制8.閱讀教材P55-56，思考：（1）DNA復(fù)制發(fā)生的時(shí)期是？場(chǎng)所是？（2）DNA復(fù)制具體過程是？新鏈的延伸方向？需要哪些條件？（3）DNA復(fù)制有何特點(diǎn)？（4）DNA復(fù)制能精確進(jìn)行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是？

（1）時(shí)間:有絲分裂前的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期，隨著染色體的復(fù)制而完成（真核生物核DNA）（4）條件:模板原料酶能量DNA分子的兩條母鏈細(xì)胞中4種游離的脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP直接提供（2）場(chǎng)所:主要是細(xì)胞核（其次在線粒體、葉綠體）（3）過程:解旋合成子鏈復(fù)旋DNA的復(fù)制（5）特點(diǎn):邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制DNA的復(fù)制解旋：復(fù)制開始時(shí)，在細(xì)胞提供的能量的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。隨著模板鏈解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈也在不斷延伸。形成子代DNA：同時(shí)，每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。新合成的子鏈DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游離的脫氧核苷酸DNA的復(fù)制（3）復(fù)制方向：新鏈的延伸方向只能是5’-端到3’-端能量解旋兩條螺旋的雙鏈脫氧核苷酸DNA聚合酶雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA的復(fù)制

（1）時(shí)間:有絲分裂前的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期，隨著染色體的復(fù)制而完成（真核生物核DNA）（3）條件:模板原料酶能量DNA分子的兩條母鏈細(xì)胞中4種游離的脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP直接提供（2）場(chǎng)所:主要是細(xì)胞核（其次在線粒體、葉綠體）（3）過程:解旋合成子鏈復(fù)旋DNA的復(fù)制（4）特點(diǎn):邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制2．已知果蠅的基因組大小為1.8×108bp(bp表示堿基對(duì))，真核細(xì)胞中DNA復(fù)制的效率一般為50～100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)叫作DNA復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分。請(qǐng)你推測(cè)果蠅DNA形成多個(gè)復(fù)制泡的原因是什么？說明什么？由此加快DNA復(fù)制的速率，為細(xì)胞分裂做好物質(zhì)準(zhǔn)備。教材P56拓展應(yīng)用拓展提升半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)特點(diǎn)DNA復(fù)制的起點(diǎn)和方向(1)原核生物：?jiǎn)纹瘘c(diǎn)雙向復(fù)制(2)真核生物：多起點(diǎn)分段復(fù)制、雙向復(fù)制在復(fù)制速率相同的前提下，圖中DNA是從其最右邊開始復(fù)制的，這種復(fù)制方式提高了DNA復(fù)制的效率。1958年，赫伯特泰勒用蠶豆(2N=12)根尖細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，證明了真核細(xì)胞染色體DNA的復(fù)制也符合半保留復(fù)制模型。他先用放射性同位素3H標(biāo)記細(xì)胞染色體DNA(標(biāo)記雙鏈)，然后讓細(xì)胞在不含3H的培養(yǎng)液中進(jìn)行有絲分裂，經(jīng)放射自顯影顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—利用真核生物為實(shí)驗(yàn)材料問題①:在第1細(xì)胞周期的中期染色體中，每個(gè)染色體的2條單體被標(biāo)記的情況如何？在第1周期的中期染色體中，每個(gè)染色體的2條單體都被標(biāo)記。問題②:第2細(xì)胞周期的中期染色體中，每個(gè)染色體的2條單體被標(biāo)記的情況如何？第2周期的中期染色體中，每個(gè)染色體僅1條單體被標(biāo)記。拓展提升DNA復(fù)制與有絲分裂中的染色體標(biāo)記問題用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行兩次有絲分裂，情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例)：由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個(gè)細(xì)胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態(tài)”，即15N/14N－DNA；拓展提升用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行兩次有絲分裂，情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例)：第二次有絲分裂形成的子細(xì)胞有多種可能性，可能子細(xì)胞的所有染色體都含15N，也可能子細(xì)胞的所有染色體都不含15N。即子細(xì)胞含有15N的染色體為0～2n條(體細(xì)胞染色體為2n條)。拓展提升2、1個(gè)不含15N的洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞在含15N標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后轉(zhuǎn)入不含15N標(biāo)記的培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)至第二個(gè)細(xì)胞周期的分裂中期，下圖能正確表示該細(xì)胞分裂中期的是(只考慮其中一條染色體上的DNA分子)DDNA復(fù)制與減數(shù)分裂中的染色體標(biāo)記問題用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行正常減數(shù)分裂，情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例)：在減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，DNA只復(fù)制一次，所以四個(gè)子細(xì)胞中所有的DNA分子都呈“雜合”狀態(tài)，即15N/14N－DNA，子細(xì)胞的所有染色體都含15N。拓展提升3、假設(shè)某果蠅的一個(gè)精原細(xì)胞的全部染色體DNA分子均用15N標(biāo)記，然后培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)基中，則該精原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)精子中，含15N標(biāo)記的精子數(shù)目為A.0

B.2

C.4

D.8C解析根據(jù)DNA分子復(fù)制的過程可知，模板鏈?zhǔn)呛?5N的DNA鏈，原料是含14N的脫氧核苷酸，復(fù)制一次后，每個(gè)DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，因此在減數(shù)分裂產(chǎn)生的四個(gè)精子中，每一個(gè)精子中的DNA組成都是一條鏈含15N，另一條鏈含14N，所以減數(shù)分裂形成的四個(gè)精子中所有的DNA均含有15N，