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(共33张PPT)
第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
学习目标
1.根据DNA的结构以及生命活动所需的基本条件，推测体外合成DNA的条件。
2.基于科学史资料提供的实验证据，运用假说一演绎法，概述DNA通过半保留方式进行复制。
3.通过对DNA半保留复制过程的分析和讨论，从结构与功能相适应的角度探讨生命系统的正常运转离不开遗传信息的传递，DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
4.认同科学技术在生物学研究中的重要作用。
三、DNA复制的过程
【带着问题阅读教材】
DNA复制的概念？
DNA复制的时期、场所、条件？
DNA复制的过程？
DNA复制为什么能够准确进行？
三、DNA复制的过程
DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期：
场所：
子链延伸方向：
特点：
细胞分裂前的间期
真核生物：细胞核（主要），叶绿体，线粒体
原核生物：拟核、质粒
病毒：宿主细胞
5’→3’
边解旋边复制、 半保留复制
【判断】神经细胞在有丝分裂前的间期进行DNA的复制？
高度分化的细胞不进行DNA的复制，如神经细胞、哺乳动物成熟红细胞、精子等
三、DNA复制的过程
②合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4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
①解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂
③重新螺旋：新合成的子链不断延伸，每条新链与其对应的模板链绕成双螺旋结构
①解旋
②合成子链
③重新螺旋
三、DNA复制的过程
【思考】
①两条母链的碱基顺序是否相同
②两条子链的碱基顺序是否相同
③新合成的两个DNA碱基对排列顺序是否相同
结果:形成两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子通过细胞分裂分配到子细胞中去。
互补
互补
三、DNA复制的过程
解旋酶
5’
3’
3’
5’
DNA聚合酶
5’
3’
前导链
5’
3’
冈崎片段
DNA连接酶
DNA聚合酶的底物：
脱氧核苷酸
DNA连接酶的底物：
DNA片段
后随链
子链延伸方向：5’→3’
延伸
拓展
特点③：半不连续复制
DNA聚合酶特点（了解）
只能将游离的核苷酸加到3’端
只能延伸核苷酸链
三、DNA复制的过程
拓展
原核生物每个DNA分子只有一个复制起始点，而真核生物每个DNA分子有多个复制起始点。复制时，双链DNA由起始点处打开，沿两条张开的单链模板合成DNA新链。如图所示：
DNA复制的起点和方向
(1)单起点双向复制
(2)多起点不同时双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA最右边的起点最先开始复制。
DNA复制的起点和方向
(1)原核生物：单起点双向复制
(2)真核生物：多起点双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。
单起点双向复制
多起点双向复制
三、DNA复制的过程
三、DNA复制的过程
三、DNA复制的过程
DNA复制的条件
模板
原料
能量
酶
原则
场所
特点
为什么DNA分子复制能够准确进行
(1)DNA独特的 结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过 ，保证了复制能够准确地进行。
意义
DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性
双螺旋
碱基互补配对
DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
细胞提供（如ATP）
解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等
碱基互补配对原则
真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
边解旋边复制、半保留复制、半不连续复制
多起点双向复制（真核生物）、单起点双向复制（原核生物）
1.(2022·天津河北区高一月考)rep蛋白在某DNA复制过程中具有解旋的功能。如图为某DNA分子复制过程示意图，下列相关叙述错误的是
A.rep蛋白解旋断开了A与C、T与G之间
形成的氢键
B.DNA结合蛋白可防止DNA单链重新形
成双链
C.图示体现了DNA复制中边解旋边复制和半保留复制的特点
D.正常情况下，复制形成的两个DNA分子完全相同
√
随堂检测
2.(2022·河北承德高一期中)如图表示真核细胞DNA的复制过程，其中有3个复制泡。下列叙述错误的是
A.DNA分子的复制遵循了边解旋边复制
的特点
B.解开DNA双螺旋结构需要细胞内ATP
与解旋酶的参与
C.子链延伸过程中需要DNA聚合酶催化碱基间氢键的形成
D.图示复制方式可加快DNA的复制，但各起点可能不是同时开始的
√
随堂检测
随堂检测
3.下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是
A.DNA分子在酶①的作用下
水解成脱氧核苷酸，酶②
催化碱基对之间的连接
B.在复制过程中解旋和复制
是同时进行的
C.解旋酶能使双链DNA解开，并且不需要消耗ATP
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
√
随堂检测
4.真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是
A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B.每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代
C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
E.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
无论DNA复制多少次含有母链的DNA分子永远只有两条
DNA分子数目
①子n代DNA分子总数为 个
②含15N的DNA分子数为 个
③含14N的DNA分子数为 个
④只含15N的DNA分子数为 个
⑤只含14N的DNA分子数为 个
⑥第n次复制的DNA分子数为 个
2n
2
2n
0
2n-2
2n-1
四、DNA复制的相关计算
(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
三、DNA复制的相关计算
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数为 条
②亲代（含15N）脱氧核苷酸链数为 条
③新合成（含14N）脱氧核苷酸链数为 条
一个有m个碱基对的DNA分子，其中含有腺嘌呤脱氧核苷酸a个
求：1）复制n次，需要多少腺嘌呤和鸟嘌呤脱氧核苷酸
2）第n次复制，需要多少腺嘌呤和鸟嘌呤脱氧核苷酸
2n+1
2
2n+1-2
(2n-1)(m-a)
(m-a) 2n-1
a (2n-1)
a 2n-1
特别提醒
(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。
(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。
(3)切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
3.某DNA分子含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。若该DNA分子用含15N标记的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到结果如图甲；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到结果如图乙。下列有关分析正确的是
A.X层全部是仅含14N的DNA分子
B.W层中含15N标记的胞嘧啶脱氧核苷酸有3 150个
C.X层中含有的氢键数是Y层的1/2
D.W层与Z层的脱氧核苷酸数之比为4∶1
√
随堂检测
4.一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是
A.该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个
B.第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D.复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶3
√
随堂检测
四、有丝分裂中染色体的标记情况
用32P标记玉米体细胞（含20条染色体） 所有染色体上 DNA 分子的两条链，再将这些细胞 转入不含32P（含31P）的培养基中进行培养。这些细 胞在第一次细胞分裂的中期，一个细胞中被32P 标 记的染色体条数和染色体上被32P标记的DNA分子 数分别是（ ）
【同步训练33-6】假定某高等生物体细胞的染色体数是 10 条，其中染色体中的 DNA 用3H胸腺嘧啶标记。 将该体细胞放入不含有标记的培养液中连续培养 2代，则在形成第2代细胞的有丝分裂中期-后期，没有被标记的染色体条数分别为（ ）
3H/3H
3H/1H·3H/1H
3H/1H·1H/1H
1H
1
1H 2
3H/1H·3H/1H
3H/1H·1H/1H
【规律总结】若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
1、 蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是
A.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
√
随堂检测
2、 用32P标记了某玉米体细胞(正常体细胞含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，完成了两次细胞分裂。下列有关叙述错误的是
A.在第一次细胞分裂的中期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染
色体数分别是20和20
B.在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染
色体数分别是40和40
C.在第一次分裂完成后，形成的两个子细胞中染色体上的DNA都是有一
条链含32P，另一条链不含32P
D.在第二次分裂完成后，形成的四个子细胞中含32P的染色体数从0到20
都有可能
√
随堂检测
四、减数分裂中染色体的标记情况
【同步训练33-5】假设将含有一对同源染色体的精原细胞的 DNA 分子用15N 标记，并供给14N 的原料，则该细胞进行减数分裂产生的 4 个精子中，含15N 标记的DNA的精子所占比例为（ ）
14N
1
15N/15N
15N/15N
15N/14N·15N/14N
15N/14N·15N/14N
15N/14N·15N/14N
15N/14N·15N/14N
1对同源
1个四分体
MⅠ后同源染色体分开
15N/14N·15N/14N
15N/14N·15N/14N
MⅡ后姐妹染色单体分开
【规律总结】由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
3、假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为
A.1 B.2 C.4 D.3
√
随堂检测
4、(2022·吉林通化高一期中)如图A点时用32P标记果蝇精原细胞所有DNA的双链，然后置于只含31P的培养液中培养，发生了a、b连续两个分裂过程。下列相关叙述，正确的是
A.CD段细胞中一定有2条Y染色体
B.GH段细胞中可能有两条Y染色体
C.GH段细胞中含32P的染色体一定有8条
D.IJ段细胞中含32P的染色体可能有8条
√
1.洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成下一个细胞周期。下列叙述正确的是
A.第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂前期
B.第一个细胞周期结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记
C.第二个细胞周期的分裂后期，有一半的染色体被标记
D.一个细胞完成两个细胞周期后，产生的含3H的子细胞数为1或2或3或4
√
随堂检测
2.(2022·江苏镇江高一期中)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第二个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测正确的是
A.1/2的染色体荧光被抑制 B.1/4的染色单体发出明亮荧光
C.1/2的DNA分子被BrdU标记 D.3/4的DNA单链被BrdU标记
√
随堂检测
3.将DNA分子双链用3H标记的蚕豆(2n＝12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂。某普通培养液中的第三次有丝分裂中期，根据图示，判断该细胞中染色体的标记情况最可能是
A.12个b
B.6个a,6个b
C.6个b,6个c
D.b＋c＝12个，但b和c数目
不确定
√
随堂检测
4.(2022·河北衡水高一期中)某科研人员用32P标记雄果蝇精原细胞中的X和Y染色体，使其相继完成一次有丝分裂和一次减数分裂。不考虑变异，下列有关叙述错误的是
A.有丝分裂中期和后期含有32P标记的染色体数目相等
B.有丝分裂形成的两个子细胞中均含有32P标记的X和Y染色体
C.减数分裂Ⅰ中含有32P标记染色体数目是减数分裂Ⅱ的2倍
D.减数分裂Ⅱ形成的精细胞中可能不含有32P标记的染色体
√
随堂检测
5.小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是
A.初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记
B.次级精母细胞中每条染色体都被标记
C.只有半数精细胞中有被标记的染色体
D.产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等
√
随堂检测
6.将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是
A.若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2
B.若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞比
例至少占1/2
C.若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂
D.若子细胞中的染色体都不含32P，则一定进行减数分裂
√
随堂检测
具有标记同位素的核DNA所占比例的问题分析：
(1)一个细胞中的所有染色体(假定染色体数目为m)上的DNA被标记后，经过n次细胞分裂，产生的子细胞数目为2n，带有标记的染色体总数为2m，子细胞中带有标记的比例情况如下
①若2n≤2m，则带有标记的子细胞所占比例最大为1(每个子细胞中至少有1条带有标记的染色体)，所占比例最小为1/2n-1(带有标记的染色体集中分布在2个子细胞中)
②若2n>2m，则带有标记的子细胞所占比例最大为m/2n-1(每个子细胞中最多有1条带有标记的染色体)，所占比例最小为1/2n-1(带有标记的染色体集中分布在2个子细胞中)
四、DNA复制与细胞分裂相关问题
具有标记同位素的核DNA所占比例的问题分析：
(2)除N元素外，P元素也可以作为标记元素，若已知1个被32P标记的DNA分子被转移到31P的培养基中复制n代，则：
①被标记的DNA分子(含32P)占全部DNA分子的比例为1/2n-1。
②被标记的DNA单链(含32P)占全部DNA单链的比例为1/2n。
由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子代染色体都带有标记
四、DNA复制与细胞分裂相关问题

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