高中生物3.3DNA的复制教材梳理素材新人教.docx

庖丁巧解牛知识巧学一、对DNA分子复制的推测沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说，即半保留复制：DNA分子的双链在解旋酶的作用下解开，然后以每条链为模板、细胞中游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则最终复制出两个一模一样的DNA分子。新形成的DNA分子的两条链一条是母链，一条是子链。知识拓展 早期的研究中，科学家曾对DNA分子的复制过程提出了三个模型，分别是全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。DNA复制的全保留复制：母链DNA分开，分别复制形成两条子链DNA，此后两条母链DNA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。二、DNA半保留复制的实验证据（选学）1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用放射性同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA是以半保留的方式进行复制的。1.实验过程：科学家以含有15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到14N培养液中。不同时间收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。2.推理过程：若DNA是以半保留方式复制的，那么离心后应出现三条带：重带：15N/15N-DNA中带：15N/14N-DNA轻带：14N/14N-DNA3.实验结果证明DNA是以半保留方式复制的。 证明DNA进行半保留复制的实验三、DNA分子复制的过程1.DNA复制的概念：指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2.复制的时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。误区警示 不是在所有的间期都进行DNA的复制，对于真核生物来说，无丝分裂、有丝分裂还有减数第一次分裂的间期都进行DNA的复制，但是减数第二次分裂的间期不进行DNA的复制。3.复制的过程：解旋以母链为模板合成子链子链与对应母链形成双螺旋结构。4.复制的结果：1个DNA分子2个DNA分子。5.复制的条件：（1）模板：DNA的两条母链作模板；（2）原料：四种脱氧核苷酸；（3）能量：ATP；（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等。要点提示 如果在实验室中进行DNA的复制实验，除了以上所述的条件外，还需注意控制适宜的温度和pH等，因为这些条件是影响各种酶活性的重要因素。6.复制的基础：DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；碱基有互补配对的能力，保证了复制准确地进行。7.复制的特点：（1）边解旋边复制；（2）半保留复制；（3）复制起点多，分段多点复制。8.复制的意义：通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。深化升华 在复制过程中，如果碱基配对完全正确，那么通过复制所形成的DNA分子就与原来的一模一样，则子代的性状与亲代相同，称为遗传；在复制过程中，有时也可能出现差错，则子代的性状与亲代不相同，称为变异。这种相对稳定性和可变性，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。问题探究问题1 你认为DNA能够准确地进行复制的结构基础是什么？探究：DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。问题2 你认为DNA复制时可能会出现什么情况？探究：根据碱基互补配对原则，DNA的复制在很大程度上是可以保证复制的精确性的，但是，也可能出现差异。DNA复制有约10-9的错误率，这是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。典题热题例1 将一个含24条染色体的体细胞在体外环境中培养，该细胞经有丝分裂共形成8个细胞，这8个细胞中，来自亲本细胞的脱氧核苷酸链与新合成的脱氧核苷酸链数量之比为（）A.18B.17C.16D.15解析：因该细胞经有丝分裂形成8个细胞，所以这8个细胞是经3次有丝分裂形成的，共有824=192条染色体。而一条染色体含有1个DNA分子，所以亲本细胞中有24个DNA分子，8个子细胞中共有192个DNA。1个DNA分子由两条脱氧核苷酸长链构成，所以8个子细胞中共有脱氧核苷酸链为1922=384条，亲本细胞中共有48条脱氧核苷酸链。又因为DNA分子的复制方式是半保留复制，所以8个细胞的48条脱氧核苷酸链来自亲本细胞，新合成的脱氧核苷酸链为336条（384-48=336）。48336=17。答案：B例2 某双链DNA分子共含有含氮碱基1400个，其中一条单链上（A+T）/（G+C）=25，问该DNA分子连续复制两次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（）A.300个B.400个C.600个D.1200个解析：此题是碱基互补配对原则在DNA复制中的运用。解答此类题目可从以下两方面分析：（1）计算出模板DNA分子中与所求碱基互补的碱基数，（2）DNA分子复制为半保留复制，两条模板链中含有多少和所求碱基互补的碱基数，合成的两条子链中就应有多少所求的碱基。根据题意：DNA分子一条链中（A+T）（G+C）=25，这条链中含碱基数为个，此链中A+T=200个，另一条链中T+A=200个，整个DNA分子中A+T=400个，A=200个，所以，DNA分子连续复制两次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸600个。答案：C巧解提示 根据题意画一个DNA分子复制简图，如下图：例3 将大肠杆菌放在含有同位素15N的培养基中培育若干代后，细菌DNA所含氮元素均为15N，它比14N分子密度大。然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再移到含有14N的培养基中培养，每隔4小时(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次，测定其不同世代细菌DNA的密度。DNA复制的密度梯度离心试验结果如右图所示。(1)中带含有的氮元素是_。(2)如果测定第4代DNA分子密度，15N标记的比例表示为_。(3)如果将第1代(全中)DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的两条DNA单链在试管中的分布位置应为_。(4)上述实验表明，子代DNA合成的方式是_。解析：DNA的复制是半保留复制，即以亲代DNA分子的每条链为模板，合成相应的子链，子链与对应的母链形成新的DNA分子，一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子。将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第1代的DNA分子应一条链含15N，一条链含14N。一个亲代DNA分子复制到第2代，形成224个DNA，其中两个各保留亲代DNA分子的一条链(含15N)，另一条链为14N，另两个DNA分子的两条链均含14N；以后各代中含有一条15N链、一条14N链的DNA分子始终为2个(来自于同一个亲代DNA)，其余DNA分子的两条链均含14N。全含15N的DNA分子比纯含14N的DNA分子密度大，在密度梯度离心试验中，含15N的DNA分子均位于试管下部，而含14N的DNA分子应位于试管中较靠上的位置。一条链含15N，一条链含14N的DNA分子位置应位于前两者之间，试验的结果也证明了这一点。据此可知，(1)中带(DNA)含有的氮元素为两种：15N和14N；(2)第4代中由一个亲代DNA分子产生的子代DNA数为2416个，一条链为14N，一条链为15N