《3-3-DNA的复制》-导学案5.doc

第三节 DNA的复制
【自主学习，明确目标】
1.概述DNA分子复制的条件、过程和特点（教学重点、教学难点）
2.探讨DNA复制的生物学意义
【学法指导】
本节的学习重点是DNA分子的复制过程。在掌握DNA分子结构的基础上，认真分析DNA半保留复制的实验，进一步掌握DNA分子的半保留复制方式，明确DNA复制的条件是模板、原料、能量和酶。
结合DNA双螺旋结构模式图，掌握DNA边解旋边复制的过程，即亲代的DNA在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开，形成两条单链，解旋酶的主要作用是断开碱基对之间的氢键。以解开的两条母链作模板，按照碱基互补配对的原则，以周围环境中的脱氧核苷酸为原料，各自合成与母链互补的一条子链。合成的每个DNA分子中由一条母链和一条子链构成，这种复制方式称为半保留复制。
【研讨互动，问题生成】
一、 对于DNA分子复制的推测
假说：DNA分子的复制方式是 。
1、提出者：
2、关于DNA复制假说的内容
（1）解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将 ，互补的碱基之间的氢键 。
（2）复制：以 作为复制的模板， 为原料，依据 原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。
（3）特点：由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
二、DNA分子复制的过程
1、DNA分子复制的时间是在 和 。
2、复制过程：解旋：利用细胞提供的 ，在 的作用下，把两条螺旋的双链解开；复制：以解开的每一段 为模板，以周围环境中 为原料，按照 原则，在DNA聚合酶作用下，各自合成与母链互补的一段子链。重新螺旋：每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，而形成一个新的DNA分子。
3、复制的特点：
4、复制的基本条件：
5、准确复制的原因：
6、复制的结果
7、复制的意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了
预习思考：
1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用 技术，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA的确是以半保留的方式复制的。
实验过程：首先在含有15N标记的NH4Cl培养液中培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代后，再将大肠杆菌转移到14N普通培养液中。然后，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA ，再将提取的DNA进行 ，并记录离心后试管中DNA的位置。

1：阅读课本P52－53关于“证明DNA进行半保留复制的实验”，思考：这个实验是如何区分亲代和子代的DNA分子的？

2：阅读课本P52－53关于“证明DNA进行半保留复制的实验”，填写下列表格。
实验过程中在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,进行密度梯度离心，记录不同质量的DNA在离心管中的位置及比例测定的实验数据。
大肠杆菌
在离心管中的位置比例
DNA分子
亲代
重带
15N15N
第1代
中带
15N14N
第2代
中带、 轻带
中带15N14N、轻带14N 14N
第3代
中带、 轻带
中带15N14N、轻带14N 14N
第4代
中带、 轻带
中带15N14N、轻带14N 14N
预习检测:
1、DNA分子的半保留复制是指（ ）
A、DNA分子中的一条链进行复制，另一条链不复制
B、DNA分子中的一半进行复制，另一半不复制
C、每一个子代DNA分子均保留了其亲代DNA分子中的一条单链
D、DNA分子复制后，一条仍为亲代DNA分子，另一条为子代DNA分子
2、保证准确无误的进行DNA复制的关键步骤是 （ ）
A、解旋酶促使DNA的两条链分离
B、游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对
C、配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
D、模板母链与互补子链盘绕成双链结构
3 、下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是（　）。
①互补碱基对之间氢键断裂②互补碱基对之间氢键合成
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结构
A、①③④②⑤　　B、③①⑤④② C、①④②⑤③　　D、③①④②⑤
【问题生成】

【合作探究，问题解决】
探究一、列表解读DNA复制
概念
。
时期
体细胞： ，
原始生殖细胞： 。
条件
模板： ；
原料： ；
能量： ；
酶：解旋酶和DNA聚合酶等。
过程
边解旋边复制：解旋；合成子链；母链、子链组成双螺旋结构
特点
复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链（模板链）
结果
一个DNA分子形成了两个DNA分子
意义
。

探究二、综合DNA复制的实验探究及过程解读，归纳DNA复制相关的计算。
假设将一个全部被15N标记的DNA分子（0代）转移到含14N的培养基中培养n代，结果如下：
（1） DNA分子数
子代DNA分子总数= 个
②含15N的DNA分子数= 个
③含14N的DNA分子数= 个
④只含15N的DNA分子数= 个
⑤只含14N的DNA分子数= 个
（2） 脱氧核苷酸链数
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数= 条
②含15N的脱氧核苷酸链数= 条
③含14N的脱氧核苷酸链数= 条
（3） 消耗的脱氧核苷酸数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
经过n次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸 个
②在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸 个
【点睛示例，巩固提高】
例1、实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是 ( )
①酶 ②游离的脱氧核苷酸 ③ATP ④DNA分子 ⑤mRNA ⑥tRNA ⑦适宜的温度 ⑧适宜的酸碱度
A、①②③④⑤⑥ B、②③④⑤⑥⑦
C、②③④⑤⑦⑧ D、①②③④⑦⑧
答案:D
例2、用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N。图中表示这三种DNA分子的比例正确的是（ ）

例3、某个DNA片段由500对碱基组成，G+C占碱基总数的34%，若该DNA片段连续复制3次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为（ ）
A.1 155 B.1 320 C.2 310 D.2 640
【要点归纳，反思总结】
（1）DNA分子的复制方式：半保留复制。
（2）DNA半保留复制的实验证据：利用同位素示踪技术证明DNA的复制是半保留复制。
（3）DNA复制的模板、原料、条件、过程和复制的时间。
 ①DNA复制的模板：以解开的DNA的两条单链分别作为模板。
②DNA复制的原料：四种脱氧核苷酸是DNA复制的原料。
③DNA复制的条件：DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。
④DNA复制的过程：边解旋边复制。
⑤DNA分子复制的时间：有丝分裂的间期和减数分裂第一次分裂的间期。
（4）DNA复制的意义：将遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了遗传信息的连续性。

拓展训练
1.DNA分子在细胞的什么时期自我复制？（　）
A.有丝分裂前期或减数第一次分裂前期 B.有丝分裂中期或减数第一次分裂中期
C.有丝分裂后期或减数第一次分裂后期 D.有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期
2.DNA复制需要（　）。
A.能量　　B.酶和模板　　C.脱氧核苷酸　　D.包括上述三项 
3.下列有关DNA分子复制的叙述中，错误的是（　）。 
A.复制发生在细胞分裂间期　　B.边解旋边复制
C.复制需要氨基酸和酶　　　　D.复制遵循碱基互补配对原则
4.某DNA分子有2 000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若该分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核酸的数量是（　）。
A.200个　　B.300个　　C.400个　　D.800个
5.DNA分子的半保留复制方式使（　）。
A.分子结构具有相对稳定性  B.能精确进行自我复制，保证代与代之间的连续性
C.能够精确地指导蛋白质合成  D.产生可遗传变异的机会 
6.生物体内各组织的细胞所含的遗传物质均相同，根本原因是（　）。 
A.全部细胞均来源于同一个细胞　　 B.体细胞分裂时同源染色体分离 
C.DNA复制和染色单体分离　　　　　D.染色体加倍
7.一个双链DNA分子为第一代，经过3次自我复制，在第四代DNA分子中，有几条第一代脱氧核苷酸的长链?( )
 A.2　 　B.4 　　C.8　 　D.16
8.一条染色体含有一个双链DNA分子，经复制后，一条染色单体含有（ ）
A、两条双链DNA分子 B、一条双链DNA分子
C、一条单链DNA分子 D、四条双链DNA分子
9.DNA的复制不可能发生在 （ ）
A、细胞核中 B、叶绿体中 C、线粒体中 D、核糖体中
10．已知某DNA分子长度达30mm，DNA复制速度约为4um／min，但复制整个过程的完成时间仅需30min多，这主要是因为 ( )
A．边解旋边复制 B．以半保留方式复制
C．有许多复制起点即分段复制 D．DNA双链同时复制
答案：C
11. 用15N标记的DNA分子，放入14N培养基中进行复制，当测得含有15N的DNA分子占12.5%时，该DNA分子已复制的次数是 ( )
A．1 B．2 C．3 D．4
12．某DNA分子中含有1000个碱基对（P元素只是32P）若将该DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中，让其复制两次，则子代DNA分子的相对分子质量平均比原DNA分子（ ）
A．减少1500 B．增加1500 C．减少1000 D．增加1000
13.康贝格(Kornberg)曾以噬菌体为引子，用四种脱氧核苷酸为原料，加入适量ATP和DNA聚合酶，在试管中把游离的脱氧核苷酸合成了噬菌体DNA，这种半人工合成的DNA也能够在寄主(细菌)体内繁殖。请据此回答下面的问题。
(1)该实验说明的问题是 。
(2)加入ATP的目的是 ，说明该过程是 。
(3)加入DNA聚合酶的目的是 。
(4)若DNA是在细菌细胞内合成，则其场所是 ；若在真菌细胞内合成，其场所可能是 ；若在高等植物叶肉细胞内合成，其场所又可能是 。
14.在试管中合成DNA的实验过程是：先把含高能磷酸基团的化合物和四种脱氧核苷酸放入一支试管中，还要加入从某种生物体内提取的DNA聚合酶等酶系，最后放入一点带15N标记的DNA分子。根据下述实验结果，回答问题。
(1)生化分析得知，新合成的DNA分子中，A＝T、G＝C，这个事实说明DNA的合成遵循： 。
(2)新合成的DNA分子中，（A+T）／（G+C）的比率与15N标记DNA的一样，这说明新DNA分子是 。
(3)生化分析可知，新合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA约占总量的50％，这个事实说明： 。
15.含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如下图。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，如右图所示。请回答：
(1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：
G0 ；G1 ；G2 。
(2)G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是 。
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带① ，条带② 。
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是 。DNA的自我复制能使生物的　　　　保持相对稳定。

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