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(共34张PPT)
第3章 基因的本质
3.3 DNA的复制
（第一课时）
本节内容
DNA的复制及相关计算
DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题
（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？
它们分别位于DNA的什么部位呢？
（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
DNA是由两条链构成的。
这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
DNA的基本骨架包括脱氧核糖和磷酸，
它们排列在DNA的外侧。
DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对有一定的规律：A与T配对；G与C配对。
温故知新：
细胞分裂前的间期,
随着染色体的复制而完成。（真核生物）
2.时期
3.场所
（1）真核生物：
1.概念
指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
叶绿体、线粒体
（2）原核生物：
细胞核（主要）
拟核、细胞质（质粒）
4.过程
（3）病毒：
宿主细胞内
温故知新：
解旋----合成子链---重新螺旋
1.条件
2.原则
（3）能量
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
一般是ATP
（1）模板
（2）原料
（4）酶
碱基互补配对原则
3.特点
①边解旋边复制 (从过程上看)
②半保留复制 (从结果上看)
解旋酶
DNA聚合酶
DNA连接酶
温故知新：
5.DNA精确复制的原因
（1）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
（2）通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。
6.结果
一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。
（两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中）
7.DNA制的意义
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。
从子链的5' 端向 3' 端延伸
4.方向
DNA复制的过程中相关计算
DNA的复制及相关计算
亲代DNA分子
复制1次
复制2次
复制3次
2
22
23
复制n次
2n
……
无论DNA复制多少次，含有母链的DNA分子永远只有两个。
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：
(1)DNA分子数：
①子代DNA (含14N)分子数＝
②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝
③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝
2n个
2个
(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＝
②亲代脱氧核苷酸链数(15N)＝
③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)＝
2n＋1条
2条
(2n＋1－2)条
完全含亲代母链的DNA分子数＝
0
(2)亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数== 。
(3)若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过连续n次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸数目==
②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸== 个。
m·(2n－1)
m·2n－1
二、DNA复制的有关计算
2n-1
(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。
特别提醒：“DNA复制”相关题目的4点“注意”
二、DNA复制的有关计算
1．一个双链均被32P标记的DNA置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(　　)
A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．复制时在DNA聚合酶的催化下利用四种核糖核苷酸合成子链
C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D．子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4
B
对应训练
解析：DNA 分子的复制是边解旋边复制、半保留复制，A正确；复制时在DNA聚合酶的催化下利用四种游离的脱氧核苷酸为原料合成子链，B错误；由题意分析可知被32P标记的DNA单链是2条，含有31P的单链是2×8－2＝14条，因此子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7，C正确；子代DNA分子中含32P的DNA分子数是2个，含31P 的分子数是8个，二者之比是1∶4，D正确
答案：B
2．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养液中连续复制5次。下列有关判断错误的是(　　)
A．含有15N的DNA分子有2个
B．只含有14N的DNA分子占15/16
C．复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸1 280个
D．第5次复制时需腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C
解析：DNA分子进行半保留复制，无论经过几次复制，含有15N的DNA分子总是2个，A正确；复制5次共得到25＝32(个)DNA分子，只含有14N的DNA分子数为32－2＝30(个)，占15/16，B正确；该DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，则含有腺嘌呤(200－120)/2＝40(个)，复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸40×(25－1)＝1 240(个)，C错误；第5次复制时需腺嘌呤脱氧核苷酸40×(25－24)＝640(个)，D正确。
答案：C
微专题　DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题
1．研究1条染色体，用15N标记细胞核中的DNA，用14N培养液培养，图解
①培养一个细胞周期
14N
规律总结：
若只复制一次，产生的子染色体都带有标记
一、有丝分裂中染色体标记情况
②再培养一个细胞周期
规律总结：
若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
2.研究1个含有1对同源染色体的细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养液中培养，让其连续进行2次有丝分裂，形成4个细胞
第
一
次
有
丝
分
裂
用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子
每条同源染色体上的
每条染色体单体均带有标记
分裂形成2个子细胞，
每个子细胞中的
每条染色体均带有标记
一、有丝分裂中染色体标记情况
第
二次
有
丝
分
裂
分裂形成4个子细胞，子细胞类型有4种组合方式。
①
①有 的子细胞
带有标记
②
②③有 的子细胞
带有标记
④
④ 子细胞带有标记
③
1/2
3/4
全部
一.有丝分裂中染色体标记情况分析
1．蚕豆根尖细胞(2n＝12)在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A．每条染色体的两条染色单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条染色单体被标记
C．只有半数的染色体中一条染色单体被标记
D．每条染色体的两条染色单体都不被标记
对点突破
B
解析：DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3H—T)培养液中完成一个细胞周期后，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H—T，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，DNA复制后形成的两个DNA分子通过着丝粒连接，其中一个DNA分子的一条链含3H—T，如图。
结合图示可知，每条染色体中都只有一条染色单体被标记。
2．用32P标记玉米体细胞(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，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是(　　)
A．0条　　　　　　　　　 B．20条
C．大于0条小于20条 D．以上都有可能
D
解析：玉米体细胞只能进行有丝分裂，第一次有丝分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均为一条链含32P，另一条链不含32P，第二次有丝分裂前的间期，染色体复制后每条染色体上都有一条染色单体含32P，另一条染色单体不含32P，有丝分裂后期姐妹染色单体分离，若含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条；若移向细胞同一极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0条小于20条。
以一个细胞中的（1对同源染色体）所有DNA的两条链被标记为例
分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。
二、减数分裂中染色体标记情况分析
规律总结：在减数分裂过程中DNA只复制一次，细胞连续分裂两次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N—DNA，子细胞的所有染色体都含15N。
[方法技巧] 四步绘图解决细胞分裂中染色体标记问题
第一步 画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记
第二步 画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示
第三步 再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况
第四步 若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，染色单体分开的局面，并进而推测子细胞染色体的情况
D
1.(2024·重庆高三阶段练)某精原细胞(2N＝6)中DNA被32P充分标记后，在不含32P的培养液中进行一次有丝分裂后再进行减数分裂，共产生8个精细胞(不考虑染色体变异与互换)。下列有关叙述错误的是( )
A.减数分裂Ⅰ中期，每个细胞中一定有6条染色体含有32P
B.减数分裂Ⅰ后期，每个细胞中一定有6条染色体含有32P
C.减数分裂Ⅱ中期，每个细胞中一定有3条染色体含有32P
D.每个精细胞中一定有3条染色体含有32P
对点突破
　
分析题意，该精原细胞被32P充分标记后，由于DNA分子的半保留复制，经过一次有丝分裂后，每条染色体的DNA都有一条链被标记，再让其进行减数分裂，经过一次半保留复制后，减数分裂Ⅰ中期和减数分裂Ⅰ后期的细胞中，每条染色体(每条染色体中的一条姐妹染色单体)都含有32P标记，A、B正确；
在减数分裂Ⅰ后期，由于同源染色体分离，分到两个次级精母细胞中的染色体数目减半，但都有一条姐妹染色单体含有标记，故减数分裂Ⅱ中期，每个细胞中一定有3条染色体含有32P，C正确；
答案：D
对点突破
　
2．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(　　)
解析：因为DNA的复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将分别进入不同的子代DNA分子中，A、B错误；第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，C错误，答案：D
D
DNA复制的推测
DNA复制实验证据
DNA复制
全保留复制
半保留复制
实验过程
实验结果
实验结论
基本条件
过程
特点
用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离
亲代：一条DNA带（底部）
第一代：一条DNA带（中间）
第二代：两条DNA带（中间、上部）
DNA复制是半保留复制
解旋
合成子链
复旋
模板
酶
能量
原料
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
边解旋边复制、
半保留复制
解旋酶
DNA聚合酶
证明
参与
参与
课堂总结
习题检测
1. DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。
(1) DNA复制与染色体复制是分别独立进行 ( )
(2) 在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体
组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。 ( )
习题检测


习题检测
2. DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A.复制均在细胞核内进行
B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
B
习题检测
3. 将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是 （ ）
A. 所有的大肠杆菌都含有15N
B. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D. 含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
C
习题检测
4.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？
可能有6个碱基发生错误。
产生的影响可能很大，也可能没有影响。
习题检测
2. 已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp（bp 表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50 - 100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。

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