《DNA的复制》教学课件

第三章基因的本质3.3DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。1.真核生物：主要在细胞核，少数在叶绿体、线粒体中;2.原核生物：主要在拟核内3.DNA病毒：宿主细胞内一、DNA复制的概念:二、DNA复制的时期:有丝分裂间期、减数第一次前的间期三、DNA复制的场所:随染色体的复制而复制四、对DNA分子复制的推测沃森和克里克的推测：1.复制时,DNA的双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；2.解开的两条单链作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，合成新的一条链。半保留复制半保留复制

全保留复制二、DNA半保留复制的实验证据

要分析DNA的复制究竟是半保留复制的还是全保留的，就需要区分亲代与子代的DNA。探究DNA是如何复制的？1.从结果入手：若子代DNA两条链________________________，为半保留复制若子代DNA两条链_________________________，为全保留复制都是母链或都是子链一条母链一条子链2.如何区分母链和子链复制一次复制一次红色为母链蓝色为子链验证子代DNA两条链的来源2.如何区分母链和子链同位素标记法(同位素示踪法）如何将不同标记的DNA区分开呢？（提示：密度不同）7提取DNA，进行密度梯度离心15N标记母链，14N标记子链复制一次复制一次红色为母链蓝色为子链密度梯度离心3.若以大肠杆菌为原料，如何让亲代DNA获得15N标记？4.如何让子代DNA获得14N标记？将大肠杆菌放入含15NH4CL培养若干代将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基中重带(下部)密度最大15N//15N中带(中间)密度居中15N//14N轻带(上部)密度最小14N//14N中带(中间)密度居中15N//14N实验结论：DNA的复制方式是半保留复制。轻带(上部)14N//14N重带(下部)15N//15N如果全保留复制是正确的，实验预期又会是怎样的？6.这个结果排除了哪种复制方式？全保留复制第一代重带(下部)15N//15N14N//14N轻带(上部)第二代有人认为DNA复制就复印材料一样，一张材料复印一次也可以得到两张相同的材料。这种说法对不对，为什么？1DNA→2DNA单链（母）→（母链十子链）＋（母链十子链）→子DNA

＋子DNA

→2DNA

与复印材料不同，因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的新的DNA分子，而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子，并且原来的旧的DNA也不存在。1解旋：解旋酶ATP模板2复制:同时进行(边解旋边复制）酶：DNA聚合酶原料：游离的脱氧核苷酸3形成子代DNA:组成母链（旧链）子链（新链）五、DNA复制的过程半保留复制多起点复制DNA连接酶DN子链合成方向从5，到3，子链母链母链模板亲代DNA的两条单链原料细胞中游离的脱氧核苷酸酶解旋酶（使氢键断裂）、DNA聚合酶（生成磷酸二酯键）等能量需要ATP提供能量六、DNA复制的特点：1.半保留复制2.边解旋边复制七、DNA复制的条件：方向子链合成从5，到3，DNA为什么能准确复制？1.将遗传信息从亲代传给子代；2.保持了遗传信息的稳定性、连续性。①DNA分子独特的双螺旋结构提供精确的模板；②通过碱基互补配对保证了复制准确无误。想一想：八、DNA复制的意义：【例题】将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制二次，则含有15N的DNA分子占全部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(

)

A．1/2,1/4B．1/4,1/4C．1/4,1/8D．1/2,1/8A九、DNA复制中有关计算规律：已知一条全部被15N标记的DNA分子（亲代，0代）），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题：（1）DNA分子数1.子代DNA分子数=

2.含15N的DNA分子=

3.含14N的DNA分子=4.只含15N的DNA分子=

5.只含14N的DNA分子=

（2）脱氧核苷酸链数1.子代DNA分子中的脱氧核苷酸链数=

2.含15N的链=3.含14N的链=2n022n-22n+12……2n2n+1-2已知一条全部被15N标记的DNA分子（亲代，0代）），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题：（3）消耗的脱氧核苷酸数设亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：1.经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸数为：2.在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸数为：……m×（2n-1）m×2n-1课堂练习

1.1个DNA分子经过4次复制，形成32个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（）

A.2个B.8个C.16个D.32个

2.DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（）

A、分裂前期B.分裂中期

C.分裂后期D.分裂间期

3.下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（）

A.DNA复制过程中需要酶的催化

B.DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供

C.DNA分子是边解旋复制的

D.DNA复制过程中两条母链均可作模板

4、以DNA的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是（）

A.“－T－A－G－”B.“－U－A－G－”

C.“－T－A－C－”D.“－T－U－G－”

5.由15N标记细菌的DNA，然后又将14N来供给这种细菌，于是该细菌便用14N来合成DNA，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们DNA中的含14N的链与15N的链的比例是（）

A、4：1B、2：1C、1：1D、3：1A6.在氮源为14N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14N的培养基上，再连续繁殖两代（I和II），用离心的方法分离得到的结果如下表所示，请分析：

对照亲代III轻链14N-DNA全轻链

1/2轻链中链

全中链1/2中链重链15N-DNA

全重链

（1）由实验结果可以推出第一代（I）细菌DNA分子中一条链是

，另一条链是

。（2）中链含有氮元素是

。（3）将第一代（I）转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到的细菌的DNA用同样方法分离。那么得到的轻中重链情况是

（4）上述实验表明DNA分子复制的特点是

15N母链

14N新链

15N和14N

1/2中链，1/2重链

半保留复制

7．下列关于DNA复制过程的正确顺序是 （）

①互补碱基对之间氢键断裂②互补碱基对之间形成氢键③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构

A.①③④②⑤B.①④②⑤③C.①③⑤④②D.③①④②⑤D8．DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（）

A．G与C

B．A与C

C．G与A

D．G与TA9．DNA复制的基本条件是（）

A．模板，原料，能量和酶

B．模板，温度，能量和酶

C．模板，原料，温度和酶

D．模板，原料，温度和能量A10．DNA分子复制能准确无误地进行原因是（）

A．碱基之间由氢键相连

B．DNA分子独特的双螺旋结构

C．DNA的半保留复制

D．DNA的边解旋边复制特点B11.DNA的复制是在细胞的

分裂和

第一次分裂前的

期进行的。复制是指以

为模板来合成

的过程。复制特点是

复制过程必需以

为模板、

为原料、

提供能量、

的催化等条件，

为DNA的复制提供精确的模板、并有

能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个

，新形成的DNA分子都是既含一条

链、又含一条

链，因此，称DNA的复制为“”。有丝减数间亲代DNA分子子代DNA分子边解旋边复制亲代DNA分子一条链脱氧核苷酸ATP酶DNA分子双螺旋结构碱基互补配对结构完全相同的子代DNA分子母子半保留复制半保留复制全保留复制实验结论：DNA的复制方式的确是半保留复制。A级必备知识基础练12345678910111213141.下列关于DNA复制的叙述,正确的是(

)A.在细胞有丝分裂前的间期会发生DNA复制B.一个DNA分子通过一次复制后产生四个DNA分子C.DNA双螺旋结构全部解链后,开始DNA的复制D.单个脱氧核苷酸在DNA水解酶的作用下连接合成新的子链A解析

DNA复制可发生在细胞有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期,A项正确;一个DNA分子通过一次复制后产生两个DNA分子,B项错误;DNA边解旋边复制,C项错误;单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链,D项错误。12345678910111213142.DNA一般能准确复制,其原因是(

)①DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板②DNA复制发生于细胞分裂前的间期③碱基互补配对是严格的④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同A.②④

B.②③C.①④

D.①③D解析

DNA独特的双螺旋结构在解旋后为DNA复制提供了精确的模板,严格的碱基互补配对保证了DNA复制的准确性。12345678910111213143.下列关于真核细胞中DNA分子结构和复制的叙述,错误的是(

)A.DNA分子的两条核苷酸链反向平行,构成双螺旋结构B.一条核苷酸链上的相邻两个碱基通过氢键相连C.在DNA复制的过程中,解旋和复制同时进行D.DNA连续复制4次,含最初模板链的DNA占1/8B解析

DNA分子的两条核苷酸链反向平行,构成双螺旋结构,A项正确;一条核苷酸链上的相邻两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连,B项错误;DNA边解旋边复制,C项正确;DNA连续复制4次,形成16个DNA分子,含最初模板链的DNA为2个,占1/8,D项正确。12345678910111213144.某个DNA片段由100个碱基对组成,A+T占碱基总数的30%,该DNA片段第3次复制需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为(

)A.200 B.280C.360 D.150B解析

该DNA片段中A+T占碱基总数的30%,则C+G占碱基总数的70%,C=G=35%×200=70(个),该DNA片段第3次复制需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子数是70×22=280(个)。12345678910111213145.(山东青岛高一期中)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含14N的培养液中连续复制4次。下列有关叙述错误的是(

)A.含有15N的子代DNA分子有2个B.含有14N的子代DNA分子单链占15/16C.第4次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸240个D.复制过程中共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个C1234567891011121314解析

DNA复制为半保留复制,形成的子代DNA中都有2个DNA分子保留了亲代DNA的一条母链,最终有2个子代DNA含15N,A项正确;由于DNA分子的复制是半保留复制,最终只有2个子代DNA各含1条15N链、1条14N链,其余30个DNA都只含14N,故只含有14N的DNA分子占30/32=15/16,B项正确;该DNA分子中含60个胞嘧啶,则腺嘌呤A=100-60=40(个),复制4次需腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为(24-1)×40=600(个),第4次复制时需胸腺嘧啶脱氧核苷酸(24-1)×40=320(个),C项错误,D项正确。12345678910111213146.下列关于DNA的计算,正确的是(

)A.具有1000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则每一条链上都具有200个胞嘧啶B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n次,共需要2n·m个胸腺嘧啶C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制需要2n-1·m个胸腺嘧啶D.无论是双链DNA还是单链DNA,A+G所占的比例均是1/2C1234567891011121314

12345678910111213147.某DNA分子经过诱变,某位点上一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次,得到4个子代DNA分子,相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G,推测下列选项提到的碱基中,可能是“P”的是(

)A.胸腺嘧啶B.腺嘌呤C.胸腺嘧啶或腺嘌呤D.胞嘧啶或鸟嘌呤D1234567891011121314解析

该DNA分子中某位点上一个正常碱基P变成了尿嘧啶,该DNA连续复制两次,得到4个子代DNA分子,根据DNA分子半保留复制的特点,4个子代DNA分子中,有2个与亲代DNA分子相同,含有尿嘧啶U的DNA分子是突变形成的,据此可判断相应位点上含有G—C或C—G的DNA分子与亲代DNA分子相同,该位点的正常碱基P是胞嘧啶或鸟嘌呤,D项正确。12345678910111213148.用含32P的培养基培养细菌,将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9小时,经检测共产生了64个子代噬菌体,下列叙述错误的是(

)A.子代噬菌体内DNA的合成原料和能量来自细菌B.噬菌体繁殖一代的时间约为1.5小时C.子代噬菌体中不是所有物质都具有放射性D.子代噬菌体中不含32P的个体与含32P的个体的比例为1∶32D1234567891011121314解析

合成子代噬菌体DNA的原料和所需能量由细菌提供,A项正确;一个噬菌体产生64个子代噬菌体,即2n=64,说明噬菌体共繁殖了6代,则繁殖一代的时间为9÷6=1.5(小时),B项正确;合成子代噬菌体的DNA和蛋白质的原料均由细菌提供,由于用含32P的培养基培养细菌,所以子代噬菌体的DNA均具有放射性,而蛋白质不具有放射性,C项正确;由于DNA复制为半保留复制,用含32P的培养基培养细菌,子代噬菌体的DNA都含有32P,D项错误。12345678910111213149.下列有关“证明DNA半保留复制的实验”的叙述,正确的是(

)A.培养过程中,大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架B.通过对第二代大肠杆菌DNA的离心,得出DNA复制的特点为半保留复制C.将含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代,所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15ND.将含15N/15N-DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后,若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行离心,离心管中将只出现一条带C1234567891011121314解析

培养过程中,大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基,进而形成DNA两条链之间的碱基对,A项错误;通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的离心和对比分析,得出DNA复制方式为半保留复制,B项错误;将含15N/15N-DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后,若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行离心,离心管中将出现轻、重两条带,D项错误。123456789101112131410.下图为真核细胞DNA复制过程的模式图,请根据图示过程回答问题。1234567891011121314(1)由图示得知,1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子,其方式是

。

(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开,但需要细胞提供

。

(3)从图中可以看出合成的两条子链的方向是

(填“相同”或“相反”)的。(4)真核细胞中DNA复制的场所是

;细胞分裂过程中,在DNA复制完成后,处于染色体上的乙、丙分开的时期为

。

(5)DNA分子通过复制,将

从亲代细胞传给了子代细胞,从而保持了

的连续性。

半保留复制能量(ATP)相反细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期、减数分裂Ⅱ后期遗传信息遗传信息1234567891011121314解析

(1)DNA复制的方式是半保留复制,其特点是边解旋边复制。(2)解旋过程需要细胞提供能量。(3)DNA的2条脱氧核苷酸链是反向平行的,那么以这两条链为模板合成的子链的方向也应该是相反的。(4)真核细胞内DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体和叶绿体;染色体上的DNA分子复制后,分别存在于两条染色单体中,染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期。(5)DNA分子复制的意义是将遗传信息从亲代细胞传给子代细胞,从而保持了遗传信息的连续性。1234567891011121314B级关键能力提升练11.在DNA复制过程中,DNA聚合酶只能延长已存在的DNA链,而不能从头合成DNA链。复制时在DNA模板上先合成一段RNA引物,再由DNA聚合酶从RNA引物3'-端开始合成新的DNA链,如图所示。下列叙述错误的是(

)A.解旋酶可破坏DNA单链相邻碱基间的氢键B.新合成的两条子链延伸方向都是由5'-端到3'-端C.DNA复制过程中存在A、U碱基互补配对现象D.若亲代DNA分子中A+T占60%,则子代DNA分子某条单链中C+G占40%A1234567891011121314解析

DNA单链相邻碱基间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接的,解旋酶可破坏DNA双链碱基间的氢键,A项错误;据题意可知,DNA聚合酶从RNA引物3'-端开始合成新的DNA链,因此新合成的两条子链延伸方向都是由5'-端到3'-端,B项正确;据题意可知,DNA复制时需要在DNA模板上先合成一段RNA引物,RNA引物能与DNA结合,因此存在A、U碱基互补配对现象,C项正确;若亲代DNA分子中A+T占60%,则子代DNA分子中C+G=1-60%=40%,某条单链中C+G占40%,D项正确。123456789101112131412.(山东临沂高一期中)大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡,每个复制泡的两端有2个复制叉,复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动,下列说法错误的是(

)A.图中DNA的复制为双向半保留复制B.多起点复制加快了DNA的复制速度C.子链的延伸方向为5'→3'D.DNA分子通过半保留复制合成的两条新链的碱基序列完全相同D1234567891011121314解析

由复制泡的走向可知,DNA复制时以每条链为模板,沿模板链的3'→5'方向移动,图中DNA的复制为多起点不连续双向半保留复制,A项正确;DNA的复制为多起点复制,多个起点同时进行某个DNA分子复制,这加快了DNA的复制速度,B项正确;DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动,因此子链的延伸方向为5'→3',C项正确;DNA复制分别以两条链为模板,因此DNA分子通过半保留复制合成的两条新链的碱基序列是互补的,D项错误。123456789101112131413.[多选](山东临沂高一期中)研究人员将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中,培养24h后提取子代大肠杆菌的DNA,将DNA解螺旋,变成单链;进行密度梯度离心,试管中出现两种条带(如图)。下列说法错误的是(

)A.根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式B.若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带C.根据实验结果可推知该大肠杆菌的细胞周期为6hD.解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键ACD1234567891011121314解析

由于DNA经过热变性后解开了双螺旋,变成单链,所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况,但无法判断DNA的复制方式,A项错误;由于含14N的单链∶含15N的单链=1∶7,说明DNA复制了3次,可推知该细菌的细胞周期大约为24÷3=8(h),DNA复制3次,有2个DNA的1条链是15N,另1条链为14N,为中带,有6个DNA的2条链都是15N,为重带,B项正确,C项错误;连接两条链的化学键是氢键,所以解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸