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(共34張PPT)
第3章 基因的本質
3.3 DNA的復制
（第一課時）
本節內容
DNA的復制及相關計算
DNA復制與細胞分裂中的染色體標記問題
（1）DNA是由幾條鏈構成的？它具有怎樣的立體結構？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物質組成的？
它們分別位于DNA的什么部位呢？
（3）DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？
DNA是由兩條鏈構成的。
這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。
DNA的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，
它們排列在DNA的外側。
DNA中的堿基通過氫鍵連接成堿基對，它們位于DNA的內側。堿基配對有一定的規律：A與T配對；G與C配對。
溫故知新：
細胞分裂前的間期,
隨著染色體的復制而完成。（真核生物）
2.時期
3.場所
（1）真核生物：
1.概念
指以親代DNA的兩條鏈為模板合成子代DNA的過程。
葉綠體、線粒體
（2）原核生物：
細胞核（主要）
擬核、細胞質（質粒）
4.過程
（3）病毒：
宿主細胞內
溫故知新：
解旋----合成子鏈---重新螺旋
1.條件
2.原則
（3）能量
親代DNA的兩條鏈
4種游離的脫氧核苷酸
一般是ATP
（1）模板
（2）原料
（4）酶
堿基互補配對原則
3.特點
①邊解旋邊復制 (從過程上看)
②半保留復制 (從結果上看)
解旋酶
DNA聚合酶
DNA連接酶
溫故知新：
5.DNA精確復制的原因
（1）DNA獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板。
（2）通過堿基互補配對原則，保證了復制能夠準確地進行。
6.結果
一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。
（兩個子代DNA分子，通過細胞分裂分配到子細胞中）
7.DNA制的意義
將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續性。
從子鏈的5' 端向 3' 端延伸
4.方向
DNA復制的過程中相關計算
DNA的復制及相關計算
親代DNA分子
復制1次
復制2次
復制3次
2
22
23
復制n次
2n
……
無論DNA復制多少次，含有母鏈的DNA分子永遠只有兩個。
將含有 15N的DNA分子放在含有14N的培養基上培養，復制n次，則：
(1)DNA分子數：
①子代DNA (含14N)分子數＝
②含有親代DNA鏈的子代DNA(15N)分子數＝
③不含親代鏈的子代DNA(只含14N)分子數＝
2n個
2個
(2n－2)個
(2)脫氧核苷酸鏈數：
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數＝
②親代脫氧核苷酸鏈數(15N)＝
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(14N)＝
2n＋1條
2條
(2n＋1－2)條
完全含親代母鏈的DNA分子數＝
0
(2)親代DNA第n代復制增加的DNA分子數== 。
(3)若一個親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則：
①經過連續n次復制，需消耗游離的該脫氧核苷酸數目==
②第n次復制時，需消耗游離的該脫氧核苷酸== 個。
m·(2n－1)
m·2n－1
二、DNA復制的有關計算
2n-1
(1)注意“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別，
前者包括所有的復制，但后者只包括第n次的復制。
(2)注意堿基的單位是“對”還是“個”。
(3)切記在DNA復制過程中，無論復制了幾次，
含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。
(4)看清試題中問的是“DNA分子數”還是“鏈數”，
“含”還是“只含”等關鍵詞，以免掉進陷阱。
特別提醒：“DNA復制”相關題目的4點“注意”
二、DNA復制的有關計算
1．一個雙鏈均被32P標記的DNA置于只含31P的環境中復制3次。下列敘述不正確的是(　　)
A．DNA復制是一個邊解旋邊復制的過程
B．復制時在DNA聚合酶的催化下利用四種核糖核苷酸合成子鏈
C．子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7
D．子代DNA分子中含32P與含31P的分子數之比為1∶4
B
對應訓練
解析：DNA 分子的復制是邊解旋邊復制、半保留復制，A正確；復制時在DNA聚合酶的催化下利用四種游離的脫氧核苷酸為原料合成子鏈，B錯誤；由題意分析可知被32P標記的DNA單鏈是2條，含有31P的單鏈是2×8－2＝14條，因此子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7，C正確；子代DNA分子中含32P的DNA分子數是2個，含31P 的分子數是8個，二者之比是1∶4，D正確
答案：B
2．用15N標記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在14N的培養液中連續復制5次。下列有關判斷錯誤的是(　　)
A．含有15N的DNA分子有2個
B．只含有14N的DNA分子占15/16
C．復制過程中共需腺嘌呤脫氧核苷酸1 280個
D．第5次復制時需腺嘌呤脫氧核苷酸640個
C
解析：DNA分子進行半保留復制，無論經過幾次復制，含有15N的DNA分子總是2個，A正確；復制5次共得到25＝32(個)DNA分子，只含有14N的DNA分子數為32－2＝30(個)，占15/16，B正確；該DNA分子含有100個堿基對，其中有胞嘧啶60個，則含有腺嘌呤(200－120)/2＝40(個)，復制過程中共需腺嘌呤脫氧核苷酸40×(25－1)＝1 240(個)，C錯誤；第5次復制時需腺嘌呤脫氧核苷酸40×(25－24)＝640(個)，D正確。
答案：C
微專題　DNA復制與細胞分裂中的染色體標記問題
1．研究1條染色體，用15N標記細胞核中的DNA，用14N培養液培養，圖解
①培養一個細胞周期
14N
規律總結：
若只復制一次，產生的子染色體都帶有標記
一、有絲分裂中染色體標記情況
②再培養一個細胞周期
規律總結：
若復制兩次，產生的子染色體只有一半帶有標記。
2.研究1個含有1對同源染色體的細胞，用15N標記細胞核中的DNA，然后放在含14N的培養液中培養，讓其連續進行2次有絲分裂，形成4個細胞
第
一
次
有
絲
分
裂
用15N標記1對同源染色體上的2個DNA分子
每條同源染色體上的
每條染色體單體均帶有標記
分裂形成2個子細胞，
每個子細胞中的
每條染色體均帶有標記
一、有絲分裂中染色體標記情況
第
二次
有
絲
分
裂
分裂形成4個子細胞，子細胞類型有4種組合方式。
①
①有 的子細胞
帶有標記
②
②③有 的子細胞
帶有標記
④
④ 子細胞帶有標記
③
1/2
3/4
全部
一.有絲分裂中染色體標記情況分析
1．蠶豆根尖細胞(2n＝12)在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養液中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養液中繼續分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是(　　)
A．每條染色體的兩條染色單體都被標記
B．每條染色體中都只有一條染色單體被標記
C．只有半數的染色體中一條染色單體被標記
D．每條染色體的兩條染色單體都不被標記
對點突破
B
解析：DNA復制是半保留復制，蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸(3H—T)培養液中完成一個細胞周期后，每一個DNA分子都有一條脫氧核苷酸鏈含3H—T，然后在不含放射性標記的培養液中培養至中期，DNA復制后形成的兩個DNA分子通過著絲粒連接，其中一個DNA分子的一條鏈含3H—T，如圖。
結合圖示可知，每條染色體中都只有一條染色單體被標記。
2．用32P標記玉米體細胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈。再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，在第二次細胞分裂完成后每個細胞中被32P標記的染色體條數是(　　)
A．0條　　　　　　　　　 B．20條
C．大于0條小于20條 D．以上都有可能
D
解析：玉米體細胞只能進行有絲分裂，第一次有絲分裂完成后形成的細胞中，DNA雙鏈均為一條鏈含32P，另一條鏈不含32P，第二次有絲分裂前的間期，染色體復制后每條染色體上都有一條染色單體含32P，另一條染色單體不含32P，有絲分裂后期姐妹染色單體分離，若含32P的20條染色體同時移向細胞的一極，不含32P的20條染色體同時移向細胞的另一極，則產生的子細胞中被32P標記的染色體條數分別是20條和0條；若移向細胞同一極的20條染色體中既有含32P的，也有不含32P的，則形成的子細胞中被32P標記的染色體條數大于0條小于20條。
以一個細胞中的（1對同源染色體）所有DNA的兩條鏈被標記為例
分裂形成4個子細胞，全部子細胞中的每條染色體均帶有標記。
二、減數分裂中染色體標記情況分析
規律總結：在減數分裂過程中DNA只復制一次，細胞連續分裂兩次，所以四個子細胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態”，即15N/14N—DNA，子細胞的所有染色體都含15N。
[方法技巧] 四步繪圖解決細胞分裂中染色體標記問題
第一步 畫出含一條染色體的細胞圖，下方畫出該條染色體上的1個DNA分子，用豎實線表示含同位素標記
第二步 畫出復制一次，分裂一次的子細胞染色體圖，下方畫出染色體上的DNA鏈，未被標記的新鏈用豎虛線表示
第三步 再畫出第二次復制(分裂)后的細胞的染色體組成和DNA鏈的情況
第四步 若繼續推測后期情況，可想象著絲粒分裂，染色單體分開的局面，并進而推測子細胞染色體的情況
D
1.(2024·重慶高三階段練)某精原細胞(2N＝6)中DNA被32P充分標記后，在不含32P的培養液中進行一次有絲分裂后再進行減數分裂，共產生8個精細胞(不考慮染色體變異與互換)。下列有關敘述錯誤的是( )
A.減數分裂Ⅰ中期，每個細胞中一定有6條染色體含有32P
B.減數分裂Ⅰ后期，每個細胞中一定有6條染色體含有32P
C.減數分裂Ⅱ中期，每個細胞中一定有3條染色體含有32P
D.每個精細胞中一定有3條染色體含有32P
對點突破
　
分析題意，該精原細胞被32P充分標記后，由于DNA分子的半保留復制，經過一次有絲分裂后，每條染色體的DNA都有一條鏈被標記，再讓其進行減數分裂，經過一次半保留復制后，減數分裂Ⅰ中期和減數分裂Ⅰ后期的細胞中，每條染色體(每條染色體中的一條姐妹染色單體)都含有32P標記，A、B正確；
在減數分裂Ⅰ后期，由于同源染色體分離，分到兩個次級精母細胞中的染色體數目減半，但都有一條姐妹染色單體含有標記，故減數分裂Ⅱ中期，每個細胞中一定有3條染色體含有32P，C正確；
答案：D
對點突破
　
2．某親本DNA分子雙鏈均以白色表示，以灰色表示第一次復制出的DNA子鏈，以黑色表示第二次復制出的DNA子鏈，該親本雙鏈DNA分子連續復制兩次后的產物是(　　)
解析：因為DNA的復制為半保留復制，因此親本DNA的兩條鏈將分別進入不同的子代DNA分子中，A、B錯誤；第二次復制時得到的4個DNA分子中，都有一條DNA子鏈是在第二次復制時形成的，而C中只有兩個DNA分子中含第二次復制出的子鏈(黑色表示)，C錯誤，答案：D
D
DNA復制的推測
DNA復制實驗證據
DNA復制
全保留復制
半保留復制
實驗過程
實驗結果
實驗結論
基本條件
過程
特點
用15N標記DNA大腸桿菌放在含有14N的培養液中培養，在不同時刻提取DNA并進行分離
親代：一條DNA帶（底部）
第一代：一條DNA帶（中間）
第二代：兩條DNA帶（中間、上部）
DNA復制是半保留復制
解旋
合成子鏈
復旋
模板
酶
能量
原料
DNA的兩條鏈
四種脫氧核苷酸
邊解旋邊復制、
半保留復制
解旋酶
DNA聚合酶
證明
參與
參與
課堂總結
習題檢測
1. DNA復制是在為細胞分裂進行必要的物質準備。據此判斷下列相關表述是否正確。
(1) DNA復制與染色體復制是分別獨立進行 ( )
(2) 在細胞有絲分裂的中期，每條染色體是由兩條染色單體
組成的，所以DNA的復制也是在這個時期完成的。 ( )
習題檢測


習題檢測
2. DNA復制保證了親子代間遺傳信息的連續性。下列關于DNA復制的敘述，正確的是（ ）
A.復制均在細胞核內進行
B.堿基互補配對原則保證了復制的準確性
C.1個DNA分子復制1次產生4個DNA分子
D.游離的脫氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子鏈
B
習題檢測
3. 將DNA雙鏈都被15N標記的大腸桿菌放在含有14N的培養基中培養，使其分裂3次，下列敘述正確的是 （ ）
A. 所有的大腸桿菌都含有15N
B. 含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2
C. 含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4
D. 含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8
C
習題檢測
4.雖然DNA復制通過堿基互補配對在很大程度上保證了復制的準確性，但是，DNA平均每復制109個堿基對，就會產生1個錯誤。請根據這一數據計算，約有31.6億個堿基對的人類基因組復制時可能產生多少個錯誤？這些錯誤可能產生什么影響？
可能有6個堿基發生錯誤。
產生的影響可能很大，也可能沒有影響。
習題檢測
2. 已知果蠅的基因組大小為1.8×108bp（bp 表示堿基對），真核細胞中DNA復制的速率一般為50 - 100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結構叫作DNA復制泡，是DNA上正在復制的部分。請你推測果蠅DNA形成多個復制泡的原因。
說明果蠅的DNA有多個復制起點，可同時從不同起點開始DNA的復制，由此加快DNA復制的速率，為細胞分裂做好物質準備。

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