2024高中生物第3章基因的本质第3节DNA的复制教案新人教版必修2

PAGE8-第3节DNA的复制[学习目标]1.概述DNA复制方式的假说及试验依据。2.驾驭DNA复制的过程。3.归纳DNA分子复制的相关计算规律。学问点一DNA分子复制方式的推想和试验证据学问梳理1.对DNA分子复制的推想(1)假说：eq\o(□,\s\up4(01))半保留复制方式。(2)提出者：eq\o(□,\s\up4(02))沃森和克里克。(3)假说内容①解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的eq\o(□,\s\up4(03))氢键断裂。②复制：解开的eq\o(□,\s\up4(04))两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据eq\o(□,\s\up4(05))碱基互补配对原则，通过形成eq\o(□,\s\up4(06))氢键，结合到作为模板的单链上。③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称做eq\o(□,\s\up4(07))半保留复制。2．DNA分子复制方式的试验证据(1)试验方法：eq\o(□,\s\up4(08))同位素示踪法和eq\o(□,\s\up4(09))密度梯度离心法。(2)试验原理：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eq\o(□,\s\up4(10))居中。(3)试验假设：DNA以eq\o(□,\s\up4(11))半保留的方式复制。(4)试验预期：离心后应出现eq\o(□,\s\up4(12))3条DNA带。①重带(密度最大)：两条链都为eq\o(□,\s\up4(13))15N标记的亲代双链DNA。②中带(密度居中)：一条链为eq\o(□,\s\up4(14))14N标记，另一条链为eq\o(□,\s\up4(15))15N标记的子代双链DNA。③轻带(密度最小)：两条链都为eq\o(□,\s\up4(16))14N标记的子代双链DNA。(5)试验过程(6)过程分析①马上取出，提取DNA→离心→全部重带。②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→eq\o(□,\s\up4(17))全部中带。③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→eq\o(□,\s\up4(18))1/2轻带、eq\o(□,\s\up4(19))1/2中带。(7)试验结论：DNA的复制是以eq\o(□,\s\up4(20))半保留方式进行的。1.上述试验是如何区分亲代与子代DNA分子的。提示：依据离心后在离心管中的位置区分，亲代全为15N，最靠近试管底部。2．若DNA复制的方式为全保留复制，上述试验结果会是怎样？提示：(1)马上取出，提取DNA→离心→全部重带；(2)繁殖一代后取出，提取DNA→离心→eq\f(1,2)重带、eq\f(1,2)轻带；(3)繁殖两代后取出，提取DNA→离心→eq\f(1,4)重带、eq\f(3,4)轻带。典题精析[例]细菌在15N培育基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培育基中培育，提取其子代的DNA经高速离心分别，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()A．第一次分裂的子代DNA应为⑤B．其次次分裂的子代DNA应为①C．第三次分裂的子代DNA应为③D．亲代的DNA应为⑤解题分析亲代DNA为15N—15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N—14N，应如图②所示。答案A学问拓展(1)该试验在探究过程中运用的方法是假说—演绎法。(2)该试验也可以用P、C等元素进行标记。(3)在试验过程中肯定要留意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。学问点二DNA分子复制的过程学问梳理1.DNA复制的概念：以eq\o(□,\s\up4(01))亲代DNA为模板合成eq\o(□,\s\up4(02))子代DNA的过程。2．发生时间：细胞eq\o(□,\s\up4(03))有丝分裂的间期和减数eq\o(□,\s\up4(04))第一次分裂前的间期。3．场所(1)真核生物：主要在eq\o(□,\s\up4(05))细胞核内，eq\o(□,\s\up4(06))线粒体和eq\o(□,\s\up4(07))叶绿体也可以进行。(2)原核生物：主要在eq\o(□,\s\up4(08))拟核。(3)DNA病毒：活的宿主细胞内。4．复制过程5．结果：形成两个eq\o(□,\s\up4(17))完全相同的DNA分子。6．特点(1)eq\o(□,\s\up4(18))边解旋边复制。(2)eq\o(□,\s\up4(19))半保留复制。7．精确复制的缘由(1)DNA分子独特的eq\o(□,\s\up4(20))双螺旋结构，为复制供应了精确的模板。(2)通过eq\o(□,\s\up4(21))碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。8．意义：将eq\o(□,\s\up4(22))遗传信息从亲代传给子代，保持了eq\o(□,\s\up4(23))遗传信息的eq\o(□,\s\up4(24))连续性。1.在DNA复制过程中，两条子链延长的方向是否相同？提示：不同。缘由是DNA分子中的两条链是反向平行的，因此子链的延长方向也是相反的。2．全部的细胞都存在核DNA分子复制吗？提示：不肯定。不分裂的细胞不存在DNA分子复制。3．DNA复制效率高是因为半保留复制还是边解旋边复制？提示：是因为边解旋边复制。典题精析[例1]下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A．复制均在细胞核内进行B．复制仅发生在有丝分裂的间期C．复制过程先解旋后复制D．碱基互补配对保证了复制的精确性解题分析DNA复制主要发生在细胞核内，线粒体和叶绿体中也可以发生，A错误；DNA复制可以发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，B错误；DNA是边解旋边复制，C错误。答案D[例2]下图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述不正确的是()A．DNA分子复制的方式是半保留复制B．解旋酶能使双链DNA解开，且须要消耗ATPC．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的D．DNA聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间的氢键解题分析DNA分子复制的方式是半保留复制，A正确；解旋酶使DNA双链解开，该过程须要消耗ATP，B正确；DNA分子是反向平行的，而复制的时候只能从5′端向3′端延长，所以两条子链合成方向相反，C正确；DNA聚合酶的作用位点为一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。答案D学问点三与DNA复制相关的计算学问梳理DNA分子复制为半保留复制，若将双链被15N标记的DNA转移到含14N的培育基中培育，复制n(n≥1)次，其结果如下：(3)消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制须要消耗游离的该脱氧核苷酸为eq\o(□,\s\up4(09))m×(2n－1)个。②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为eq\o(□,\s\up4(10))m×2n－1个。DNA复制n次与第n次复制各形成多少个DNA分子？提示：DNA复制n次形成2n个DNA分子，第n次复制形成2n－1个DNA分子。典题精析[例1]一个用15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培育，复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的()A.eq\f(1,10)B.eq\f(1,5)C.eq\f(1,16)D.eq\f(1,25)解题分析一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培育，复制5次后得到25＝32个DNA，依据DNA半保留复制特点，其中有2个DNA分子各含一条母链，其他DNA分子不含15N，所以复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的eq\f(2,32)＝eq\f(1,16)。答案C[例2]一个被15N标记的DNA分子，以含14N的四种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是()A．1/2B．1/4C．1/6D．1/8解题分析DNA的复制方式为半保留复制，连续复制3次形成8个DNA分子，则含15N的脱氧核苷酸链只有2条，占全部脱氧核苷酸链的比例是2/16＝1/8，D正确。答案D[例3]某一DNA分子中，A为200个，复制数次后消耗四周环境中含A的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次()A．4次B．3次C．5次D．6次解题分析某DNA分子中含有腺嘌呤是200，复制n次后消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸3000个，则有关系式200×(2n－1)＝3000，解得n＝4。答案A易错警示有关DNA分子复制相关计算的两个留意点(1)分析被标记DNA分子所占的比例时，应留意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；看准是“含”还是“只含”；还应留意培育液中化学元素的不同。(2)在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。当堂检测——查漏补缺巩固提升1．某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA分子的复制，从而达到限制癌症的目的。这些药物作用的细胞正处在细胞周期的()A．间期B．前期C．中期D．后期答案A解析DNA的复制时期是在细胞分裂间期。2．下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板C．DNA分子全部解旋后才起先进行DNA复制D．脱氧核苷酸必需在DNA酶的作用下才能连接形成子链答案B解析DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则，A错误；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的，B正确；DNA分子的复制是边解旋边复制，C错误；脱氧核苷酸必需在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链，D错误。3．DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应当是()A．腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键B．腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键C．脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键D．脱氧核糖与磷酸之间的化学键答案B解析DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把两条螺旋的双链解开，破坏的是A与T、G与C之间的氢键。4．用一个32P标记的噬菌体侵染31P标记的细菌。若该细菌解体后释放出16个大小、形态一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有()A．1个B．2个C．15个D．16个答案B解析用一个32P标记的噬菌体侵染含有31P的细菌。若该细菌解体后释放出16个大小、形态一样的噬菌体，其中有2个噬菌体的DNA分子的一条链含32P，另一条链含31P；其余的14个噬菌体的DNA分子只含31P。5．下图为DNA的复制，请回答有关问题：(1)DNA的复制发生在__________________________________期。(2)②过程称____________，该过程须要__________酶。(3)③过程必需遵循______________原则。(4)将一个DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培育液中，连续复制3次，问