【考点解读】

1、怎样证明DNA分子是半保留复制的

2、概述DNA分子的复制过程

3、探讨DNA复制的生物学意义

学习重难点: DNA分子复制的实验证据及复制的过程

【课前复习】下图所示DNA分子平面结构图，仔细阅图回答下列各问：

（1）写出图中各编号的中文名称：①_______________；

②_______________________；③___________________；  ④______________________；⑤___________________；⑥______________________；⑦___________________；

⑧______________________；⑨____________________

（2）图中共有脱氧核苷酸_______个，碱基________对。

（3）如果将细胞培养在含¹⁵N的同位素培养基上，

则能在此图的________成分（填写编号）上可以测到¹⁵N。

（4）如果将细胞培养在含³²P的同位素培养基上，

则能在此图的________成分上可以测到³²P

【自主探究】

1、对DNA分子复制的推测：

__________和_________在发表了DNA分子双螺旋结构论文后，接着发表第二篇论文，在论文中提出了遗传物质自我复制的假说：DNA分子复制时，DNA分子的_________将解开，互补的碱基之间的_______断裂，_________________作为复制的模板，依据_____________________原则，通过形成_________，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__________________。

2、DNA半保留复制的实验证据

证明DNA 是进行半保留复制的实验

实验过程：首先在_________________培养液中培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代后，再将大肠杆菌转移到___________________培养液中。然后，在不同时刻收集大肠杆菌并___________，再将提取的DNA进行________，并记录_______________                       ____________。

如果DNA是以半保留的方式复制的，预期实验结果：_______________________________                        _____________________________                        _______________________________

___________________________________________________________________________________。

实验结果与预期的一样，证明____________________________________________________。

3、DNA分子的复制

A、复制的时间_______________________________________________________

B、复制场所：________________________（真核生物）____________________（原核生物）

C、复制过程：

1解旋：利用细胞提供的_______________，在的______________作用下，把两条螺旋的双链解开；

2复制：以解开的每一段母链为__________，以周围环境中游离的__________________为原料，按照______________原则，在____________作用下，各自合成与母链互补的一段_____________。3重新螺旋：每条子链与其对应的________盘绕成____________结构，而形成一个新的DNA分子。

D、复制的特点：1____________________________2____________________________________。 

E、复制的基本条件__________、______、_________、___________。

F、准确复制的原因：___________                   __ 、________________________。

G、复制的结果___________________                     ______________________________。

H、复制的意义：DNA分子通过复制，将____________从亲代传给子代，从而保持了______________________________。

【知识延伸】

1. DNA是遗传信息的载体，生物体要保持物种的延续，子代必须从亲代继承控制发育的遗传信息。在细胞周期中，作为遗传物质的DNA分子通过复制而加倍，从而使染色体数目加倍。复制的DNA分子，伴随染色体平均分配到两个子代细胞中。在减数分裂和受精作用过程中遗传信息就通过亲代DNA分子的复制传递给子代。

对“DNA是主要的遗传物质”以及”染色体是遗传物质的主要载体”中的“主要”二字的理解

生物的遗传物质有两种，即DNA和RNA。在真核生物、原核生物体内既有DNA也有RNA，它们的遗传物质是DNA而不是RNA。在病毒和类病毒中，有的只含DNA，有的只含有RNA，它们的遗传物质有的是DNA，有的是RNA。因此DNA是主要的遗传物质。

真核生物(占生物种类的绝大多数)体内的DNA主要存在于细胞核内的染色体上，少数存在于细胞质中的线粒体、叶绿体中，因此染色体是遗传物质的主要载体。又根据DNA的存在部位不同，将遗传方式划分为细胞核遗传和细胞质遗传。

2.理解DNA复制时要注意以下几点：

（1）DNA复制的场所主要在细胞核，时间是细胞分裂间期（有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期）。但在细胞质中也存在着DNA复制，如线粒体和叶绿体中的DNA也要复制，而且这些DNA复制的时间不一定在细胞分裂的间期。

（2）DNA复制需要满足4项基本条件：模板、原料、能量和酶。

模板——亲代DNA分子的2条脱氧核苷酸单链分别作模板。

原料——4种脱氧核苷酸。           

能量——ATP供能。

酶——解旋酶、DNA聚合酶等整个酶系统，并不仅仅是解旋酶一种。

另外，还需相对稳定的细胞内部条件：一定的温度、pH等。

（3）在DNA复制时：① 边解旋边复制。DNA复制开始于染色体上固定的起始点，可以朝一个方向，也可以朝两个相反的方向进行，大多数生物染色体DNA的复制是双向进行的。在真核生物染色体的不同位置上有多个起始点同时进行，节省时间、效率高。② 半保留复制。半保留复制是指：新复制出的两个DNA分子中，有一条链是旧的，即原来DNA的一条链，另一条链是新合成的。半保留复制的特点被用于计算新链和旧链在复制若干代后所占的比例。新DNA分子双链为“一母一子”，因此复制更为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。但是，这并不意味着复制时毫无差错，例如：在DNA的某一位点上，有可能发生碱基对的增添、缺失或替换，而导致基因突变，基因突变是一种可遗传的变异，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。若自然界没有变异，生物界就不会向前发展。

3.DNA复制的有关计算

(1)DNA复制后代的放射性标记分析

若取一个全部被¹⁵N标记的DNA分子(0代)。转移到含¹⁴N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下表：

（2）DNA复制过程中的等量关系

①DNA分子在复制时，以解旋后形成的两条链（旧链）作模板，按照碱基配对原则，从周围原生质中吸收脱氧核苷酸与之配对，形成两条子链（新链），新链与旧链螺旋成为一个新的DNA分子，所以称之为半保留复制。亲代DNA分子复制n代后，形成的子代DNA分子中，含亲代DNA母链的有两个DNA分子，占子代DNA总数的2／2ⁿ；亲代DNA分子母链两条，  占子代DNA中脱氧核苷酸链总数的2／2ⁿ⁺¹＝1/2ⁿ。

②设一个DNA分子中有胸腺嘧啶为m个，则该DNA复制n次后，形成子代DNA分子需游离的胸腺嘧啶为T＝(2ⁿ一1)m个。

 

4.遗传信息种类的计算

DNA分子中遗传信息是指DNA中碱基对的排列顺序。一种排列顺序代表一种遗传信息。设DNA分子中有碱基为2n个，则碱基对为n个，DNA储存遗传信息的最大量为4ⁿ种。

【经典例题剖析】

例1．某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制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．7/2(a—m)           D．8(2a—m)

解析：根据碱基互补配对原则，G=C，A=T，DNA分子复制了3次，则会出现2³个DNA分子，一个DNA分子中T的数量是，复制3次后共有。则需游离的—。 答案C

例2．将一个DNA分子进行标记，让其连续复制3次，在最后得到的DNA分子中，被标记的DNA链占DNA总链数的                                                          (    )

 A．1／32         B．1／16         C．1／8       D．1／4

解析：标记了一个DNA分子之后，就等于标记了两条DNA链，无论复制多少次，被标记的总是这两条链，所以算法是用2除以最后得到的总的DNA链数，即2÷16=1／8(亦即1／2³)。答案：C

例3．某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4500个，则该DNA分子复制了     (    )

A．3次         B．4次           C．5次          D．6次

解析：一个DNA中有500个碱基对，一条链中C＋G＝300个，所以两条链中C＋G＝600个，则DNA中C＝G＝300个。该DNA复制共消耗4500个含G的脱氧核苷酸，即300×（2ⁿ－1）=4500,计算的n为4，共复制了4次。答案：B

例4．将大肠杆菌在含有¹⁵N标记的NH₄Cl培养液中培养后，再转移到含有¹⁴N的普通培养液中培养，8小时后提取DNA进行分析，得出含¹⁵N的DNA占总DNA的比例为1/16，则大肠杆菌的分裂周期是                                                                     (    )

A．2小时      B．4小时      C．1.6小时      D．1小时

解析：由DNA分子半保留复制的特点，知子代中含¹⁵N的DNA应有2个，则由题干分析，8小时共有32个DNA分子，则DNA分子复制了5次，即大肠杆菌分裂了5次，则其分裂周期为8/5＝1.6小时。答案：C

例5.对从某种生物组织中提取的DNA进行分析，得知其分子中四种碱基的比例是：G与C之和占全部总碱基数的46％，其中一条链（称H链）的碱基中，28％是腺嘌呤，22％是胞嘧啶。问：与H链对应的链中，腺嘌呤占该链全部总碱基数的百分比是                         （    ）

A.22％        B.24％       C.26％      D.28％

解析：利用DNA的碱基互补配对原则，由整个DNA分子

G+C=46%，可知在单链DNA分子中，G+C也为46%，则单链中，A+T=54%，由H链中A为28%可知，在该链中，T占

26%，所以对应的另一条链中A为26%。如图所示。解这类题目最好先画出DNA分子的两条链和碱基符号，并标出已知碱基的含量，这样较为直观，也更易找到解题的方法。答案：C