生物中圖版學(xué)案：第三單元第一章第三節(jié)DNA的復(fù)制

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)DNA的復(fù)制1．概述DNA分子的復(fù)制。2．探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義。1．復(fù)制的概念DNA復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2．復(fù)制的時(shí)期體細(xì)胞有絲分裂間期和精（卵）原細(xì)胞減數(shù)分裂的間期.3．復(fù)制的場所主要在細(xì)胞核。4．復(fù)制的條件（1)模板：親代DNA分子解旋產(chǎn)生的兩條脫氧核苷酸鏈。(2）原料：游離的四種脫氧核苷酸。（3）能量:ATP供能。（4）酶:解旋酶、DNA聚合酶等。(5）相對穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)部條件：適宜的溫度、pH.思考：DNA為什么能夠精確地復(fù)制？提示：DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板;堿基有互補(bǔ)配對的能力，保證了復(fù)制準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行。5．復(fù)制的過程解旋→以母鏈為模板合成子鏈→子鏈與對應(yīng)母鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu).（1）解旋:DNA分子的雙鏈在解旋酶的作用下解開。（2）復(fù)制：以解開的每段母鏈為模板，以游離的脫氧核苷酸為原料，在有關(guān)酶的作用下，按照堿基互補(bǔ)配對原則合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。隨著解旋的進(jìn)行,新合成的子鏈不斷延伸，每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)新的DNA分子.6．復(fù)制的特點(diǎn)(1）半保留復(fù)制：新形成的DNA分子的兩條鏈一條是母鏈，一條是子鏈。新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，所以稱作半保留復(fù)制。(2)邊解旋邊復(fù)制邊形成螺旋.7．復(fù)制的結(jié)果一個(gè)DNA分子形成了兩個(gè)完全一樣的DNA分子。新復(fù)制出的2個(gè)子代DNA分子通過細(xì)胞分裂分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。8．復(fù)制的意義通過復(fù)制,將遺傳信息從親代傳給子代,保證了遺傳信息的連續(xù)性和遺傳信息傳遞的正確性。1．DNA分子的復(fù)制過程（1)解旋：親代DNA在解旋酶的作用下,消耗細(xì)胞內(nèi)的能量，斷裂氫鍵，把兩條螺旋的雙鏈解開,形成兩條單鏈（母鏈）.（2)合成子鏈:以解開的兩條母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料,按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成一條與母鏈互補(bǔ)的子鏈。(3)形成子代DNA：兩條母鏈分別與各自相應(yīng)的子鏈螺旋化形成兩個(gè)相同的DNA分子.2．證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制（1）過程——同位素標(biāo)記法①用含15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，使其DNA雙鏈均含15N，成為“重”細(xì)菌.②將DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。③每隔一段時(shí)間取樣一次,測定不同世代細(xì)菌DNA的密度.（2)測定方法——密度梯度離心法①抽提的細(xì)菌DNA直接進(jìn)行密度梯度離心，結(jié)果不同世代細(xì)菌DNA分布位置如下圖所示.②將抽提的細(xì)菌DNA用酶將氫鍵斷裂后,再進(jìn)行密度梯度離心，結(jié)果如下圖所示。(3）結(jié)果分析:3．DNA復(fù)制過程中的有關(guān)計(jì)算DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個(gè)雙鏈DNA分子，復(fù)制n次后，則有：（1)DNA分子數(shù)①子代DNA分子數(shù)：2n。②含親代DNA母鏈的子代DNA分子：2個(gè)，占子代DNA總數(shù)的2/2n。③不含親代鏈的子代DNA分子：(2n－2)個(gè)。（2）脫氧核苷酸鏈數(shù)①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：2n＋1。②其中親代脫氧核苷酸鏈數(shù):2，占子代DNA中脫氧核苷酸鏈總數(shù)的2/2n＋1＝1/2n。③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)：（2n＋1－2）。（3）消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一親代DNA分子中有某種脫氧核苷酸a個(gè)，則該DNA復(fù)制n次后,形成子代DNA分子需消耗游離的該脫氧核苷酸：（2n－1)a個(gè)。②而第n次復(fù)制，需要消耗該脫氧核苷酸(2n－1）a個(gè),計(jì)算方法：前n次復(fù)制需要（2n－1)a個(gè)，前n－1次復(fù)制需要（2n－1－1）a個(gè),所以第n次復(fù)制，需要消耗(2n－1)a－（2n－1－1）a＝（2n－1)a個(gè)。題型一DNA復(fù)制的特點(diǎn)【例題1】下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖,有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）。A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率解析：本題通過信息考查DNA復(fù)制的相關(guān)知識。從圖中可以看出有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，但是不是同時(shí)開始復(fù)制，所以A不對。圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的。真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶、DNA聚合酶等參與.這種多起點(diǎn)、半保留復(fù)制的模式不僅保持了前后代的穩(wěn)定性,而且提高了DNA復(fù)制的效率。答案：A反思領(lǐng)悟:DNA的復(fù)制具有多個(gè)起點(diǎn)，復(fù)制的方向是雙向的.題型二有關(guān)DNA復(fù)制的計(jì)算【例題2】某個(gè)DNA片段由500對堿基組成，A＋T占堿基總數(shù)的34%，若該DNA片段復(fù)制2次，共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子個(gè)數(shù)為（)。A．330B．660C．990D．1320解析：該DNA片段共有堿基500×2＝1000個(gè),已知(A＋T)/1000×100%＝34％，所以C＝G＝1000×［（1－34%）/2］＝330.復(fù)制2次后共有4個(gè)DNA片段，其中有3個(gè)是新合成的，所以需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子個(gè)數(shù)為330×3＝990。答案：C反思領(lǐng)悟：復(fù)制所需的脫氧核苷酸數(shù)＝a×（2n－1），其中的a為所求的脫氧核苷酸在親代DNA分子中的數(shù)量，n為復(fù)制次數(shù).題型三DNA復(fù)制的時(shí)間、場所、過程和特點(diǎn)【例題3】下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述,正確的是(）。A．在細(xì)胞有絲分裂間期，發(fā)生DNA復(fù)制B．DNA通過一次復(fù)制后產(chǎn)生四個(gè)DNA分子C．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解鏈后，開始DNA的復(fù)制D．單個(gè)脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈解析：DNA的復(fù)制過程是在細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)分裂間期，隨著染色體的復(fù)制而完成的，這是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過程，以解開的每一段母鏈為模板,在DNA聚合酶等酶的作用下，利用細(xì)胞內(nèi)游離的四種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈，復(fù)制結(jié)束后，一個(gè)DNA分子就形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子。由此可見，B、C、D三項(xiàng)是錯(cuò)誤的。答案:A反思領(lǐng)悟：DNA復(fù)制的時(shí)間是細(xì)胞分裂的間期，DNA復(fù)制的特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制.1實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬生物體DNA的復(fù)制必需的一組條件是（）。①酶②游離的脫氧核苷酸③ATP④DNA分子⑤mRNA⑥tRNA⑦適宜的溫度⑧適宜的酸堿度A．①②③④⑤⑥B．②③④⑤⑥⑦C．②③④⑤⑦⑧D．①②③④⑦⑧解析：DNA的復(fù)制過程是重要的生理過程，離不開酶和能量，還需要DNA模板、游離的脫氧核苷酸等基本條件.而酶的作用受溫度、酸堿度的影響。答案：D2(2011·山東濟(jì)南調(diào)研)將用15N標(biāo)記的一個(gè)DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基中復(fù)制n次,則后代中含15N的單鏈占全部DNA單鏈的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是（）.A．1/2n,1/2nB．1/2n,1/2n－1C．1/2n，1/2n＋1D．1/2n－1,1/2n解析：一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA復(fù)制n次后，子代為2n個(gè),單鏈為2n＋1條。其中含15N的單鏈只有2條,含15N的DNA分子只有2個(gè)，分別占1/2n、1/2n－1。答案：B3（2011·遼寧沈陽四校階段測試)某DNA分子有2000個(gè)脫氧核苷酸，已知它的一條單鏈上堿基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3