步步高学案导学与随堂笔记2015-2016学年高中生物课件 第四章 第16课时.ppt

活学活用
3. 某一个 DNA 分子中， A 为 200 个，复制数次后，消耗周
围环境中含 A 的脱氧核苷酸 3 000 个，该 DNA 分子已经复
制了几次( A.4次 C.5次 ) B.3次 D.6次
问题导析 经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 200· (2n－1) 个。 解析 利用 DNA复制规律得知，经过n次复制利用腺嘌呤 脱氧核苷酸数目3 000＝(2n－1)· 200，得n＝4。 答案 A
二 DNA分子复制的过程
通过以上实验，我们了解到 DNA 分子
复制具有半保留复制的特点，右图为
DNA 分子复制的过程。结合该图，思 考下列内容。
减数第 1.时间：DNA分子复制是在细胞的 有丝分裂间期 和______ 一次分裂间期 进行的，是随着 染色体 的复制而完成的。 细胞核、 2.在真核生物的细胞中，DNA复制发生的场所有________ 线粒体和叶绿体，主要场所是 细胞核 。 ______________ 3.条件：DNA复制需要的模板是亲代DNA的 两条 链，原料
碱基互补配对 复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据____________
原则，通过形成 氢键 ，结合到作为模板的单链上。 由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA 半保 分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做____ 留复制 (如图2)。
科学家的假说是否正确呢？ 1957年，科学家以大肠杆菌 为实验材料，运用 同位素示踪 技术，设计了一个巧妙的 实验，证明DNA是以半保留的方式进行复制的。
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：
(2n－1)个。 (1)经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m·
2n－1 个。 (2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m·
归纳提炼
1.子代DNA分子中，含14N的有2n个，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 分子始终是 2 个，占总数比例 2 为 n。 2 3.子代DNA分子中，DNA总链数2n×2＝2n＋1条。含15N的链始终 2 1 是2条，占总数比例为 n 1＝ n。做题时，应看准是“DNA分子 2＋ 2 数”还是“链数”。
(2)实验结果预测
如果DNA的两条链中都含有15N，那么这样的DNA分子质
量 大 ，离心时应该在试管的 底 部；两条链中都含有14N，
那么这样的DNA分子质量 小 ，离心时应该在试管的 上 部；
两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分
子质量 居中，离心时应该在试管的 中 部。
(3)实验结果分析
__ 1/2 ___ 1/2 1 __ 0 __ 4 ___
2
__ 4 __ 8
__ 8 ___ 0 ___ 1/4 ___ 1/2 ___ 3/4 1/2 __ __ 1/8 ___ 3/4 ___ 1/4 ___ 0 ___ 16 ___ 7/8
1/4中部， __________
3 3/4上部 __________
1 2 3 4
解析
DNA复制的基本过程是：解旋 →合成子链→双链
螺旋化，在解旋时互补碱基对之间氢键断裂，在合成子 链时重新形成新的氢键。
答案 D
1 2 3 4
Hale Waihona Puke Baidu
2.下列能正确表示DNA复制过程的是(
)
1 2 3 4
解析
DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，它们是A与
T配对、G与C配对，依据这个原理可判断B正确。
目标导读
1.阅读教材P71，分析DNA半保留复制的实验证据。
2.结合教材图 4－11，归纳DNA分子的复制过程和特点， 探讨DNA复制的生物学意义。 重难点击 DNA分子的复制过程和特点。
第 16 课 时
DNA分子的结构和复制(Ⅱ)
一 DNA分子复制的实验证据
二 三 DNA分子复制的过程 有关DNA分子复制的计算
边解旋边复制
半保留复制
当堂检测 1.下列关于DNA复制过程的顺序，正确的是( ①互补碱基对之间氢键断裂 )
1 2 3 4
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 A.①③④②⑤
C.①④②⑤③
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
B.③①⑤④②
D.③①④②⑤
段的复制不连续。最终这些不连续的片段，需要在DNA
连接酶的作用下连接成完整子链。
5.功能：传递 遗传信息 。
遗传信息 6.DNA分子复制的意义：DNA分子通过复制，将________
从亲代传给了子代，从而保持了 遗传信息 的连续性。
7.DNA分子能够准确复制的原因有：(1)DNA分子独特的双 ________ 螺旋结构 为复制提供了精确的模板；(2) 碱基互补配对 原 则保证了复制的准确进行。
2.DNA分子复制的实验证据 (1)实验方法： 放射性同位素标记 法和离心技术。 (2) 实验原理：如果 DNA 的两条链中都用 15N 标记，那么这 样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的 底 部；两条链 中都含有14N，那么这样的DNA分子质量小，离心时应该在 试管的 上 部；两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么
亲代的结果说明 DNA分子还没有复制 ；子一代试管中为杂 合链带说明 DNA复制了一次。子二代试管中既有杂合链带 又有轻链带，说明这时 DNA分子复制了两次 。 (4)由以上结果可以判断，DNA复制时总是保留一条 母 链， 新合成一条 子 链，这样的复制方式叫做 半保留 复制。
归纳提炼
DNA分子在复制时，以解旋形成的两条链(旧链)为模板， 按照碱基互补配对原则吸收脱氧核苷酸与之配对，形成两 条新链(子链)，新链与旧链螺旋形成一个新的DNA分子， 所以称之为半保留复制。
(4)DNA复制过程中解旋 和形成磷酸二酯键都需要消耗能量。
(5)脱氧核苷酸链是在 DNA聚合 酶的作用下通过形成磷酸二
酯键而连接起来的。
解析 (1)减数第一次分裂间期也发生DNA复制。 (2)DNA边解旋边复制。 (3)DNA半保留复制。 (4)DNA复制是一个消耗能量的过程。
(5)单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接，不是氢键。
(3) 形成子代 DNA ：新合成的子链不断地延伸，同时，每 条子链同与其对应的母链盘绕形成 双螺旋 结构，各自形 成一个新的DNA分子。
DNA分子复制的特点
(1)半保留复制：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)。
(2)边解旋边复制：DNA复制时并不是先将母链全部解开为 单链后再合成子链的，而是边解旋边复制。
8.两条子链延伸的方向 不同 ，其原因可能是DNA分子中的 两条链是 反向平行 的，因此子链的延伸方向也是相反 的。 9.从DNA分子复制的过程和结果两个方面总结其特点分别 为 边解旋边复制 和 半保留复制 。
归纳提炼
1.过程
2.巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”
活学活用
2.判断下列说法的正误。 (1)DNA复制只发生在有丝分裂间期( ) ) (2)DNA的双螺旋全部解链后，开始DNA复制( 并且2条子链形成子代DNA分子( )
这样的DNA分子质量 居中 ，离心时应该在试管的中 部。
3.DNA的复制方式
科学家以细菌(约每20分 钟分裂一次，产生子代) 为实验材料，运用同位 素标记技术，设计了以 下实验： (1)实验方法过程
由图示过程来看，实验的基本步骤为：
①用含15N 标记的NH4Cl培养细菌。
②将细菌转移到含14N 的普通培养液中培养。 ③在不同时刻收集细菌并提取DNA分子。 ④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中 DNA的位置。
活学活用
1.以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，推测经复制 后的子链是( ) B.“—U—A—G—” A.“—T—A—G—”
C.“—T—A—C—”
D.“—T—U—C—”
与 问题导析 (1)DNA复制中碱基配对原则为 A与T配对，G ___ C 配对。 ___ (2)DNA分子中不含有碱基 U ，这种碱基只在RNA中含有。 解析 DNA复制按照碱基互补配对原则进行。 答案 A
(3)多起点同时进行复制
①图中DNA分子复制是从多个起点开始的。
②图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。
③在复制速率相同的前提下，图中DNA 分子是从其最右 边开始复制的。 ④真核生物的这种复制方式提高了DNA复制的效率。 ⑤从图中箭头指向来看，子链的合成方向与母链的方向 相反；且其右上段与左下段连续复制，而左上段与右下
答案 B
1 2 3 4
3. 用 15N 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( )
1 2 3 4
解析
15N标记细菌DNA分子，放在含 14N 的培养基上复制
4次形成16个DNA分子。则：①只含15N的DNA分子：0个； ②同时含15N、14N的DNA分子：2个；③只含14N的DNA分 子：14个。 答案 D
1 2 3 4
4.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
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
三 有关DNA分子复制的计算
如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制。
结合DNA分子半保留复制的特点，完成下面表格： DNA分子结构特点 世 代 DNA中脱氧核苷酸链的特点
分 细胞中的 不同DNA分子占全
子 DNA分子 部DNA分子之比
31P 磷酸的培养基中，连续培养数代后得到
(3) 单个脱氧核苷酸在 DNA 聚合酶的作用下连接成子链，
(4)DNA的复制需要消耗能量( DNA链( )
)
(5)单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成
问题导析 (1)DNA复制发生在 细胞分裂间 期，不只是有丝 分裂间期。 (2)DNA复制为边解旋边复制，并且是 多 起点复制。 (3)DNA复制为一条 母链 与一条新合成的子链结合形成一个 新的DNA分子。
根据上表归纳：若培养n代，结果是： 1.DNA分子数 (1)子代DNA分子总数＝ 2n 个。 (2)含15N的DNA分子数＝ 2 个。 (3)含14N的DNA分子数＝2n 个。
(4)只含15N的DNA分子数＝ 0 个。
(5)只含14N的DNA分子数＝ 2n－2 个。
2.脱氧核苷酸链数 (1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝ 2n＋1 条。 (2)含15N的脱氧核苷酸链数＝ 2 条。 (3)含14N的脱氧核苷酸链数＝2n＋1－2 条。
含14N、15N的链所占
链的 的比例
总 在离心管
数 中的位置
含 含14N 只含
15N
总数
和15N
14N
含15N
含14N
0
1
__ 1
__ 2
全部在下部 __ __________ 1
全部在中部 __ __________ 0 1/2中部， __________ 1/2上部 __________
__ 2 __ 1 __ 0 __ 0 0 __
当堂检测
一 DNA分子复制的实验证据
沃森和克里克构建了 DNA 分子结构 ( 如 图1)，DNA分子作为遗传物质必须能够 自我复制传递给下一代，沃森和克里克 又根据其特点，提出了遗传物质自我复 制的假说。
1.对DNA分子复制的推测 假说：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开， 互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为
是 四种脱氧核苷酸 ，需要解旋酶和 DNA聚合酶 等。
(1)解旋酶的作用是 将两条螺旋的双链解开形成单链 。实质 是破坏了碱基对之间的 氢 键。 (2)DNA聚合酶的作用是将四种脱氧核苷酸按照一定的顺序 _____________________________
连接成和母链互补的子链 。
4. 过程： (1) 解旋：复制开始时， DNA 分子首先利用细胞 提供的能量，在 解旋 酶作用下，把两条螺旋的双链解开。 (2)合成子链：以 两条解开的母链 为模板，在DNA聚合酶 等酶的作用下，以周围环境中游离的四种 脱氧核苷酸 为 原料，按照 碱基互补配对 原则，各自合成与母链互补的 一条子链。