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DNA的复制
〖学习目标〗
概述DNA分子的复制。
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:
①在含有 15NHCl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,
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〗
一代脱氧核苷酸的长链()A、2B、4C、81、一个双链DNA
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:l3、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
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