DNA的复制学案(含答案)

DNA的复制

〖学习目标〗

1.概述DNA分子的复制。

2.探讨DNA复制的生物学意义。

〖学习重点〗DNA分子复制的条件、过程和特点。

〖学习难点〗DNA分子复制的过程。

【自主学习】

一、对DNA分子复制的推测：

沃森和克里克关于DNA复制的假说：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复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，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分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半保留复制。

二、DNA半保留复制的实验证据（选学）：

1、1958年，梅赛尔和斯特尔（Meselson－stahl）以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记法，证实了DNA是以半保留方式复制的。

2、如何区分亲代与子代的DNA？

根据离心后试管中DNA的位置区分

3、实验过程：

Cl的培养液中培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，提取DNA离心，①在含有15NH

4

得到 15N/15N-DNA 。

②将含有15N/15N-DNA的大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。

③在不同时刻收集大肠杆菌，提取 DNA ，再进行离心，并记录结果。

4、预期：

①半保留复制的结果：

实验中应该出现三条DNA带：一条带是15N-15N DNA，密度最大，靠近试管底部；一条带是15N-14N DNA，其位置居中；还有一条带是14N-14N DNA，居最上。

②全保留复制的结果：

实验中应该出现二条DNA带：一条带是14N-14N DNA，居上；另一条带是15N-15N DNA，居下。

5、结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。

三、DNA分子复制的过程：

1、概念：DNA的复制是指以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。

2、复制条件：

①模板：以解开的每一段母链为模版；

②原料：游离的4种脱氧核苷酸；

③能量： ATP 等

注：解旋时能量来自ATP的水解，形成磷酸二酯键时能量来自脱氧核苷三磷酸（dNTP）中高能磷酸键的水解。

④酶：解旋酶催化碱基之间 H 键断裂； DNA聚合酶催化脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成。

3、复制过程:

①解旋：在解旋酶的作用下，消耗能量，把两条螺旋的双链解开。

②合成子链：

以解开的每一段母链为模板，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。

③复旋：每条子链与其对应的母链盘绕形成双螺旋结构。

④复制结果：形成两个完全相同的DNA分子。

【合作探究】

1、DNA复制有怎样的特点？

①半保留复制：子代DNA分子中，都保留了亲代DNA分子中的一条连。

②边解旋边复制：一般为多起点的双向复制，因此加快了复制速度，减少了DNA突变的可能性。

2、DNA分子为什么能够精确复制？

①DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。

②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。

3、DNA复制有怎样的意义？

DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

〖课堂检测〗

1、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

2、将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间，然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14N的普通培养基培养，使其繁殖两代形成4个新个体，则它们的DNA中含14N的链与15N的链的比是（）

A．3：1 B．2：1 C．1：1 D．7：l

3、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

4、具有100个碱基对的一个DNA分子片段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制2次，需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸（）

A、60个

B、80个

C、120个

D、180个

5、如果将细胞中的一个DNA分子用15N进行标记，然后放在含14N的培养基中连续分裂4次，则最后含有标记的细胞占细胞总数的（）

A. 1/32

B. 1/16

C. 1/8

D. 1/4

6、某DNA分子有2000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，则需腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是（）

A．200 B．300 C．400 D．800

7、某DNA分子中共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则DNA复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（）

A．7(a—m) B．8(a—m) C．7(1/2a—m) D．8(2n—m)

8、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

9、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

10、实验室内现有如下材料：从某生物体细胞内提取的一个DNA分子，具有放射性同位素3H标记的4种脱氧核苷酸。要在实验室内合成新的DNA分子：

（1）除以上物质外，还必须有能量和酶，才能合成第二代的DNA分子。

（2）在第二代的DNA分子中，有 2 条含3H的链。

（3）在第二代的DNA分子中，含有3H链的碱基序列不同（相同或不同）。

（4）在第五代的DNA分子中，有 2 条不含3H的链。

11、将大肠杆菌放在含有同位素15N培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均为15N，它比14N分子密度大。然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再移到14N培养基中培养，每隔4小时（相当于分裂繁殖一代的时间）取样一次，测定其不同世代细菌DNA的密度。实验结果：DNA复制的密度梯度离心试验如下图所示。

（1）中带含有的氮元素是15N、14N 。

（2）如果测定第四代DNA分子的密度，15N标记的DNA比例为 1/8 。

（3）如果将第一代（全中）DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的两条DNA单链在试管中的分布位置应为处于轻带和重带的位置。

（4）上述实验表明，子代DNA合成的方式是半保留。

12、已知某一DNA分子用15N标记（0代）将含有该标记DNA分子的细胞（或细菌）转移到只含14N的培养基中培养（进行DNA复制）若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例为，如下表：