24知识讲解DNA分子的复制

1、DNA分子的复制【学习目标】1、理解证明DNA分子是半保留复制的方法和过程2、概述DNA分子复制的过程及特点3、探讨DNAM制的生物学意义【要点梳理】要点一：探究 DNA复制方式的实验【高清课堂：DNA分子的复制403851探究DNA复制方式的实验 】1.1958年，梅塞尔森（Meselson ）和斯塔尔（Stahl ）密度梯度离心实验含治菁干代ft?薪一代 （F代宦宝棣度需心克度槪廈离心DNAN 111ON At2. 分析实验现象1?41gsp亲代UNA予E代rNAIfI一矗子要点诠释：（1）在氮源为 称为轻带。（2）在氮源为 称为重带。（3 ）将亲代含形成的带位于中层。14n的培养基上生长

2、的大肠杆菌,15n的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N-DNA在离心管中离心形成的带位于上层,其DNA分子均为15N-DNA在离心管中离心形成的带位于下层,15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基上，繁殖I代，将得到的I代 DNA分子离心，在离心管中（4 ）将1代DNA分子继续在含14N的培养基上繁殖，得到n代 DNA分子，同样用密度梯度离心分离，发现H 代DNA分子在离心管中的位置是轻带和中带。3、实验结论DNA分子的复制是半保留复制以亲代 DNA分子为模板合成子代 DNA分子的过程 主要是在细胞核（凡是细胞内有DNA的地方均可复制）真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是

3、细胞核 原核生物：拟核、细胞质（如质粒的复制） 病毒：宿主细胞内（细胞核中）时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。要点二：DNA的复制1、场所：（1）（2）（3）（4）2、条件：（1）（2）（3）（4）3、过程：（1）（2）（3）4、特点：5、结果：中去。6、意义：模板：亲代DNA分子的两条链原料：4种游离的脱氧核苷酸能量酶：解旋酶、DNA聚合酶等边解旋边复制，分为三个阶段： 解旋，提供模板母链；以母链为模板，进行碱基互补配对，合成互补子链；母链和子链盘绕，形成两个新的DNA分子。即解旋7合成子链7母、子链组成双螺旋。半保留复制，即新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条

4、链（模板链一一连续性）。 1个DNA分子形成了 2个DNA分子。新复制的2个子代。DNA分子通过细胞分裂分配到 2个子细胞使遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。7、复制简记：“1个主要场所（细胞核），2种时期，3步过程，4个条件”要点三：DNA复制的有关计算若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子（0代），转移到含14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分 析如下：（1）子代DNA分子中，含14N的有2n,n表示复制代数，只含14N的有（2n 2）个，做题时应看准是含”还是“只含”。（2） 无论复制多少次，含 15N的DNA分子数始终是2个，占总数的比例为：2/2 n（3）

5、 子代DNA分子的总链数为2nX 2=2 n+1条。含15N的链始终是2条，占总数比例为2/2 n+1=1/2 n,做题 时应看准是“ DNA分子数”还是“链数”。（4）若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸m X （2n1）个。若进行第n代复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸为m X 2n-1。【典型例题】类型一：DNA复制的过程例1、（2014北京东城调研）下列关于真核细胞DNA分子复制的说法，正确的是（ABC .D .【答案】【解析】复制过程主要发生在有丝分裂前期DNA分子先解开双螺旋结构再进行复制复制可发生在细胞核中，也可发生在线粒体和内质网中 复制

6、形成的两个子代 DNA分子的碱基序列有可能不同D有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期及无丝分裂均可发生DNA分子的复制。有DNA结构的场所均可发生DNA复制，如细胞核、线粒体和叶绿体。 因突变，故复制形成的两个【点评】本题是针对 DNA的复制过程进行考察。【举一反三】：【变式一】DNA分子碱基序列可能不同。DNA分子复制是边解旋边复制。因DNA分子复制过程中可能发生基实验室模拟生物体 DNA的复制必需的一组条件是（）酶游离的脱氧核苷酸ATP模板DNA分子核糖体适宜的酸碱度适宜的温度 tRNAA .B .C.D.【答案】D【变式二】下列关于 DNAM制的叙述,A.B .C.D.正确的是（DNA复

7、制DNA分子在细胞有丝分裂间期，发生DNA通过一次复制后产生四个DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA复制单个脱氧核苷酸在 DNA连接酶的作用下连接成新的子链ADNA通过一次复制后产生两个 DNA分子；DNA分子的复制是边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在 DNA【答案】【解析】聚合酶的作用下连接成新的子链【变式三】蚕豆根尖细胞在含 3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中 继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（）A.B.C.D.【答案】【解析】每条染色体的两条单体都被标记每条染色体中都只有一条单体被标记只有半数的染色体中一条单体被标记 每条染色体

8、的两条单体都不被标记B由于DNA分子的复制方式为半保留复制，在有放射性标记的培养基中一个细胞周期后，每个DNA分子中DNA的半保留复制，所以 DNA分子一半含放射性，有一条链含放射性。继续在无放射性的培养基中培养时，由于 一半不含放射性，每个染色单体含一个DNA分子，所以一半的染色单体含放射性。类型二：DNA复制过程中有关碱基的计算例2、（ 2014山东理综）某研究小组测定了多个不同双链 一条单链与其互补链、一条单链与其所在。DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（DNA分子的）I s A iHi fe Hl /（ C+G的比值均为m,则每条链中

9、（A+T / （T+G =1,而每条链中的（A+C / （ T+G【答案】CDNA分子双链中（A+T）【解析】根据DNA分子的结构特点可知，若/ （C+G比值为m由此可判断C正确、D错误；DNA分子中（A+CA C不能确定，但两条链中 的比值互为倒数，故 A B错误。T G【点评】先计算出 DNA双链中某种碱基的数量，再根据半保留复制的特点进行计算。【举一反三】：【变式一】具有100个碱基对的一个 DNA分子片段，内含 40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目是（A. 60【答案】D【解析】根据碱基互补配对原则， 亲代DNA分子经过连续两次复制， 代DNA分子中，有两个

10、保留了亲代)B . 80C 120D. 180可以计算出亲代 会形成4个子代 DNA各 一条母链,DNA分子中胞嘧啶（C）的数量为（200 40- 40） /2=60 （个）； DNA分子，由于DNA复制方式为半保留复制，在形成的4个子所以连续复制两次，需提供相当于净合成 3个与亲代一样的60 X 3 = 180 （个）。DNA所需的原料，故需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为【变式二】某一 DNA分子中，A为200个，复制次数后消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（A.4次【答案】)B.3 次 C.5 次 D.6 次A【解析】假设复制了 n次，这样就可以用这样的公

11、式200 X （2 n1）=3000 ,求得n=4。类型三：DNA的半保留复制例3、蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的 培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（）A. 每条染色体的两条单体都被标记B. 每条染色体中都只有一条单体被标记C. 只有半数的染色体中一条单体被标记D. 每条染色体的两条单体都不被标记【答案】B【解析】由于DNA分子的复制方式为半保留复制，在有放射性标记的培养基中一个细胞周期后，每个DNA分子中有一条链含放射性。继续在无放射性的培养基中培养时，由于DNA的半保留复制，所以 DNA分子一半含放射性，一

12、半不含放射性，每个染色单体含一个DNA分子，所以一半的染色单体含放射性。有一定难【点评】本题考查DNA的复制方式一一半保留复制。同时和之前学的细胞分裂的周期相联系起来考查，度，需同学们深刻掌握。【举一反三】：【变式一】将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有 比例、（AC14含有 N的DNA分子占全部,15N的DNA分子占全部DNA分子的 DNA分子的比例以及含有 15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是)。.1 / 2,.1 / 4,7/ 8, 1 / 4 B .7/ & 1 / 8 D .1 / 4, 1, 1/81 / 8, 1, 1/814N

13、的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA （对照）；在氮源为15N的培养基上14N的培养基上，连续繁殖两【答案】B 例4、在氮源为生长的大肠杆菌，其 DNA分子均为15N-DNA （亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含 代（I和n），用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。乙中.八请分析：（1） 由实验结果可推测第一代（I）细菌 DNA分子中一条链含 ，另一条链含。（2） 将第一代（I）细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到的细菌的DNA用同样的方法分离。 请参照甲图，将 DNA分子可能出现在试管中的位置在乙图标出。【答案】（1）15N 14N（2）如右图所示：一轻带 八中带【解析】由实验结果分析，14N-DNA为全轻DNA分子，位于离心后的试管上部；15N-DNA为全重DNA分子，位于离心后的试管下部，将含 15N的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基中繁殖一代（I），其DNA为全中DNA分子，位于试管的中部。这里最关键的问题是，繁殖一代即DNA复制一次，由于 DNA分子是半保留复制，首先将 15N-DNA分子解旋成两条单链，然后以含14n的脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则，各复制一条以14n为氮源的子 链，