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人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制课堂教学课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制课堂教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了提出问题，提出假说，验证假说，总结结论，1半保留复制，2全保留复制，3分散复制，1演绎推理，2实验验证，①半保留复制等内容，欢迎下载使用。
沃森和克里克在发表DNA 双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道:“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。
讨论：1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的?
2.这句话中为什么要用“可能”二字?这反映科学研究具有什么特点?
讨论： 1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的?
碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
一、DNA复制的推测—— 假说-演绎法
DNA以什么方式复制？
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA
科学方法：同位素标记法、密度梯度离心法
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
转移到含14NH4Cl的培养液中
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA复制是分散复制
证明DNA的复制是半保留复制
1.概念： 2.DNA复制场所 真核细胞：
DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；
主要在拟核中，在质粒处也 有DNA的复制。
3.发生时期(真核生物)
细胞分裂前的间期(有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期)，随着染色体的复制而完成。
6.DNA复制需要的基本条件
由细胞提供(如ATP提供)
7.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,保证了复制能够准确地进行。
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。
例1.下面是DNA复制的有关图示。A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→F表示哺乳动物的DNA复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。
(1)若A中含有48502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，则理论上此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A→C过程分析，这是因为_____________________。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需要约2 h，根据D→F过程分析，是因为_________________________________。
DNA分子中有多个复制起点
特点2：多起点复制（真核生物）
(3)A→F均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是______________________的。
(4)C与A相同，F与D相同，C、F能被如此准确地复制出来，是因为 ____________________________________________________ ____________________________________________________
① DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。
② 复制过程严格遵循碱基互补配对原则。
DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，只能催化dNTP加入核苷酸链的3'-OH末端。因而复制之初需要一段RNA(DNA)引物的3’一OH端为起点，合成5’→3’方向的新链。
模 板 链：3’→5’合成子链方向：5’→3’
DNA聚合酶只能从引物3′端延伸DNA链
(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：
9.DNA复制的相关计算
共产生子代DNA分子____个； 子代DNA分子中，含15N的DNA分子_____个； 子代DNA分子中，含14N的DNA分子_____个； 子代DNA分子中，只含15N的DNA分子_____个； 子代DNA分子中，只含14N的DNA分子______个；
(2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·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”
例1.某DNA分子中含有1 000个碱基对(被32P标记)，其中有胸腺嘧啶400个。若将该DNA分子放在只含被31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，子代DNA分子相对分子质量平均比原来减少 。
DNA分子共有4个，前两个DNA 分子相对分子质量比原DNA分子共减少了2000，后两个DNA分子比原DNA分子共减少了4000，这样4个DNA分子的相对分子质量平均比原来减少了6000/4＝1500；
例2.如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是（ ）A.复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶B.DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个C.④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D.子代中含15N的DNA分子占1/2
DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含有15N，一条含有14N，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，则形成的4个DNA分子中，只有一个含有15N ，即占1/4，D错误。
解析 复制时作用于③处的酶为DNA解旋酶，A错误；
由题意知，DNA分子中A＋T占碱基总数的34%，则C＋G占66%，DNA分子中G＝C＝5 000×2×66%÷2＝3 300(个)，该DNA分子复制2次增加3个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3 300×3＝9 900(个)，B正确；
例3.若亲代DNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基变成了5-溴尿嘧啶（BU），诱变后的DNA分子连续进行2次复制，得到4个子代DNA分子如图所示，则BU替换的碱基可能是（ ）
A.腺嘌呤 B.胸腺嘧啶或腺嘌呤 C.胞嘧啶 D.鸟嘌呤或胞嘧啶
例4. 5-BrU(5-溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5-BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换（ ） A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
例5.假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是（ ）A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C.含32P与含31P的子代噬菌体的比例为1:49D.新合成的100个子代DNA的相对分子质量平均比原来减少了9900
例6.有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα~ Pβ~ Pγ或dA-Pα~ Pβ~ Pγ）。回答下列问题；（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP.若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的__________（填“α”“β”或γ”）位上。（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的__________（填“α”“β”或γ”）位上。
一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条链只能分配到两个噬菌体双链DNA分子中，因此得到n个噬菌体中只有2个带有标记
（3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是 。
1.减数分裂中染色体标记情况分析
三、减数分裂与有丝分裂中染色体标记情况分析
以一个细胞中的所有DNA的两条链被标记为例
减数分裂过程中所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“31P//32P”。
2.有丝分裂中染色体标记情况分析
分析：后期时，着丝点分裂，这时携带标记元素的染色体向两极移动时（分配时）是随机的，导致细胞的一极含标记元素的染色体的个数为0 ~ 10条（玉米：2N=20）
例1.用32P标记玉米体细胞(含有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，在第二次细胞分裂的中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为（ ）A.20、40、20 B.20、20、20C.20、20、0～20 D.20、40、0～20
例2.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 。
b＋c＝12个，但b和c数目不确定
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂A．若X为①③，则两某个次级精母细胞后期时含有 条15N标记的染色体
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂B．若X为②③，则某个次級精母细胞后期时含有 条15N标记的染色体
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂C．若X为①③，则产生四个子细胞含15N标记的染色体的细胞占比 。
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂D．若X为②④，则产生四个子细胞中某个细胞含15N标记的染色体的个数为 。
例4.现建立“动物精原细胞（2n=4）有丝分裂和减数分裂过程”模型。将染色体DNA都被32P标记的1个精原细胞置于不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为下图细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H（h）、R（r）是其中的两对基因。下列叙述正确性的是（ ）A．细胞②和③含有的DNA分子数相等B．该模型中动物精原细胞的基因型为HhRr或HhrrC．细胞①形成过程中发生了基因突变和基因重组D．细胞④-⑦中含32P的核DNA分子数可能分别有2、1、2、0E． 细胞①一定发生了基因突变，但不一定发生了等位基因的互换
例4.现建立“动物精原细胞（2n=4）有丝分裂和减数分裂过程”模型。将染色体DNA都被32P标记的1个精原细胞置于不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为下图细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H（h）、R（r）是其中的两对基因。下列叙述正确性的是（ ）F． 细胞②中最多有三条染色体含有32PG．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等H．细胞⑥⑦的基因型相同L． 细胞④~⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、2、1
设标记的为：1 2 3 4
交换的可能是同为32P
在复制时，复制子起始点开始解链，两条单链各自为模板合成互补链，复制叉单向或双向位移，此时在电镜下可以看到如眼的结构，通常称为复制眼。
四、“DNA复制”的其他形式
1.线形DNA的复制方式
（1）θ型结构复制环状DNA，如大肠杆菌、多瘤病毒DNA，因为只有一个复制起始点，其复制眼形成希腊字母θ型结构，随着复制的进行，复制眼逐渐扩大，直至整个环状分子。
2.环状DNA的复制方式
例1.质粒是能够自我复制的小型环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌质粒置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养,使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断,结果如下图所示。下列理解错误的是( )
A.Ⅰ所示两条DNA子链的延伸方向不同B.质粒DNA的复制过程是边解旋边复制C.质粒DNA的复制方式是半保留复制D.质粒DNA的复制是多起点双向进行的
（2）D环型复制线粒体DNA的复制就采用这种模式。环状DNA两条单链的复制起始点不在同一位点。复制开始时，先在负链的起始位点解链，然后以负链为模板，合成一条与其互补的新链，取代另一条仍保持单链状态的亲代正链，此时在电镜下可以看到呈D环形状。当负链复制达到一定程度，随着正链置换区域扩大，暴露出正链的复制起始点，于是以正链为模板开始合成与其互补的新链，最后生成两个子代DNA双链分子。由于两条亲代链的复制起始点不同，合成起始并不同步进行，所以D环型复制是一种不对称复制形式。
例2.线粒体DNA分子通常是由H链和L链构成的环状双链。该DNA复制时,OH首先被启动,以L链为模板,合成一段RNA作为引物,然后合成H链片段,一边合成新H链,一边取代原来的H链,被取代的H链以环的形式游离出来,由于其像字母D,所以被称为D环复制。当H链合成约2/3时,OL启动,以被取代的H链为模板,合成新的L链,待全部复制完成后,新的H链和老的L链、新的L链和老的H链各自组合形成两个环状双螺旋DNA分子,整个过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.动物细胞线粒体DNA分子不含游离的磷酸基团B.RNA引物的基本组成单位是核糖核苷酸C.若此DNA连续复制2次,共需要4个引物D.D环复制过程中,H链和L链不同时完成复制
（3）滚动环型复制指一些简单低等生物或染色体外DNA，环状双链DNA的正链由一核酸内切酶在特定的位置切开，游离出一个3＇-OH和一个5＇-磷酸基末端。5＇-磷酸末端在酶的作用下，固着到细胞膜上。随后，在DNA聚合酶催化下，以环状负链为模板，从正链的3＇-OH末端加入与负链互补的脱氧核苷酸，使链不断延长，通过滚动而合成新的正链。与此同时，以伸展的正链为模板，合成互补的新的负链。最后合成两个环状子代双链分子。
例3.噬菌体ΦX174的遗传物质是单链环状DNA分子（正链）。感染宿主细胞时，首先合成其互补的负链，形成闭合的双链DNA.分子，之后正链发生断裂，产生3'-OH,再以此为引物，以未断裂的负链为模板，在DNA聚合酶的作用下使3'-OH端不断延伸。延伸出的长链可切割、环化产生很多拷贝的环化正链，进而与噬菌体的蛋白质颗粒组装产生子代噬菌体。其部分过程如下图所示。下列说法正确的是( ) A.噬菌体ΦX174中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量相等 B.以正链为模板合成双链DNA分子时需要解旋酶参与 C.噬菌体ΦX174的DNA复制方式可称做半保留复制 D.该过程表明可以只以一条链为模板进行DNA的合成
一、概念检测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的。（ ）(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。（ ）
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15NB.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
二、拓展应用1.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（这一问可由学生作开放式回答）。
沃森和克里克在发表DNA 双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道:“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。
讨论：1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的?
2.这句话中为什么要用“可能”二字?这反映科学研究具有什么特点?
讨论： 1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的?
碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
一、DNA复制的推测—— 假说-演绎法
DNA以什么方式复制？
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA
科学方法：同位素标记法、密度梯度离心法
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
转移到含14NH4Cl的培养液中
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA复制是分散复制
证明DNA的复制是半保留复制
1.概念： 2.DNA复制场所 真核细胞：
DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；
主要在拟核中，在质粒处也 有DNA的复制。
3.发生时期(真核生物)
细胞分裂前的间期(有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期)，随着染色体的复制而完成。
6.DNA复制需要的基本条件
由细胞提供(如ATP提供)
7.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,保证了复制能够准确地进行。
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。
例1.下面是DNA复制的有关图示。A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→F表示哺乳动物的DNA复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。
(1)若A中含有48502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，则理论上此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A→C过程分析，这是因为_____________________。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需要约2 h，根据D→F过程分析，是因为_________________________________。
DNA分子中有多个复制起点
特点2：多起点复制（真核生物）
(3)A→F均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是______________________的。
(4)C与A相同，F与D相同，C、F能被如此准确地复制出来，是因为 ____________________________________________________ ____________________________________________________
① DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。
② 复制过程严格遵循碱基互补配对原则。
DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，只能催化dNTP加入核苷酸链的3'-OH末端。因而复制之初需要一段RNA(DNA)引物的3’一OH端为起点，合成5’→3’方向的新链。
模 板 链：3’→5’合成子链方向：5’→3’
DNA聚合酶只能从引物3′端延伸DNA链
(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：
9.DNA复制的相关计算
共产生子代DNA分子____个； 子代DNA分子中，含15N的DNA分子_____个； 子代DNA分子中，含14N的DNA分子_____个； 子代DNA分子中，只含15N的DNA分子_____个； 子代DNA分子中，只含14N的DNA分子______个；
(2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·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”
例1.某DNA分子中含有1 000个碱基对(被32P标记)，其中有胸腺嘧啶400个。若将该DNA分子放在只含被31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，子代DNA分子相对分子质量平均比原来减少 。
DNA分子共有4个，前两个DNA 分子相对分子质量比原DNA分子共减少了2000，后两个DNA分子比原DNA分子共减少了4000，这样4个DNA分子的相对分子质量平均比原来减少了6000/4＝1500；
例2.如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是（ ）A.复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶B.DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个C.④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D.子代中含15N的DNA分子占1/2
DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含有15N，一条含有14N，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，则形成的4个DNA分子中，只有一个含有15N ，即占1/4，D错误。
解析 复制时作用于③处的酶为DNA解旋酶，A错误；
由题意知，DNA分子中A＋T占碱基总数的34%，则C＋G占66%，DNA分子中G＝C＝5 000×2×66%÷2＝3 300(个)，该DNA分子复制2次增加3个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3 300×3＝9 900(个)，B正确；
例3.若亲代DNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基变成了5-溴尿嘧啶（BU），诱变后的DNA分子连续进行2次复制，得到4个子代DNA分子如图所示，则BU替换的碱基可能是（ ）
A.腺嘌呤 B.胸腺嘧啶或腺嘌呤 C.胞嘧啶 D.鸟嘌呤或胞嘧啶
例4. 5-BrU(5-溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5-BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换（ ） A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
例5.假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是（ ）A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C.含32P与含31P的子代噬菌体的比例为1:49D.新合成的100个子代DNA的相对分子质量平均比原来减少了9900
例6.有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα~ Pβ~ Pγ或dA-Pα~ Pβ~ Pγ）。回答下列问题；（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP.若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的__________（填“α”“β”或γ”）位上。（2）若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的__________（填“α”“β”或γ”）位上。
一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条链只能分配到两个噬菌体双链DNA分子中，因此得到n个噬菌体中只有2个带有标记
（3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是 。
1.减数分裂中染色体标记情况分析
三、减数分裂与有丝分裂中染色体标记情况分析
以一个细胞中的所有DNA的两条链被标记为例
减数分裂过程中所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“31P//32P”。
2.有丝分裂中染色体标记情况分析
分析：后期时，着丝点分裂，这时携带标记元素的染色体向两极移动时（分配时）是随机的，导致细胞的一极含标记元素的染色体的个数为0 ~ 10条（玉米：2N=20）
例1.用32P标记玉米体细胞(含有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，在第二次细胞分裂的中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为（ ）A.20、40、20 B.20、20、20C.20、20、0～20 D.20、40、0～20
例2.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 。
b＋c＝12个，但b和c数目不确定
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂A．若X为①③，则两某个次级精母细胞后期时含有 条15N标记的染色体
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂B．若X为②③，则某个次級精母细胞后期时含有 条15N标记的染色体
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂C．若X为①③，则产生四个子细胞含15N标记的染色体的细胞占比 。
例3.下图表示某生物的精原细胞在N的环境中最终形成了4个细胞，有关说法正确的是X可能是：①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记③进行减数分裂④进行有丝分裂D．若X为②④，则产生四个子细胞中某个细胞含15N标记的染色体的个数为 。
例4.现建立“动物精原细胞（2n=4）有丝分裂和减数分裂过程”模型。将染色体DNA都被32P标记的1个精原细胞置于不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为下图细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H（h）、R（r）是其中的两对基因。下列叙述正确性的是（ ）A．细胞②和③含有的DNA分子数相等B．该模型中动物精原细胞的基因型为HhRr或HhrrC．细胞①形成过程中发生了基因突变和基因重组D．细胞④-⑦中含32P的核DNA分子数可能分别有2、1、2、0E． 细胞①一定发生了基因突变，但不一定发生了等位基因的互换
例4.现建立“动物精原细胞（2n=4）有丝分裂和减数分裂过程”模型。将染色体DNA都被32P标记的1个精原细胞置于不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为下图细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H（h）、R（r）是其中的两对基因。下列叙述正确性的是（ ）F． 细胞②中最多有三条染色体含有32PG．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等H．细胞⑥⑦的基因型相同L． 细胞④~⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、2、1
设标记的为：1 2 3 4
交换的可能是同为32P
在复制时，复制子起始点开始解链，两条单链各自为模板合成互补链，复制叉单向或双向位移，此时在电镜下可以看到如眼的结构，通常称为复制眼。
四、“DNA复制”的其他形式
1.线形DNA的复制方式
（1）θ型结构复制环状DNA，如大肠杆菌、多瘤病毒DNA，因为只有一个复制起始点，其复制眼形成希腊字母θ型结构，随着复制的进行，复制眼逐渐扩大，直至整个环状分子。
2.环状DNA的复制方式
例1.质粒是能够自我复制的小型环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌质粒置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养,使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断,结果如下图所示。下列理解错误的是( )
A.Ⅰ所示两条DNA子链的延伸方向不同B.质粒DNA的复制过程是边解旋边复制C.质粒DNA的复制方式是半保留复制D.质粒DNA的复制是多起点双向进行的
（2）D环型复制线粒体DNA的复制就采用这种模式。环状DNA两条单链的复制起始点不在同一位点。复制开始时，先在负链的起始位点解链，然后以负链为模板，合成一条与其互补的新链，取代另一条仍保持单链状态的亲代正链，此时在电镜下可以看到呈D环形状。当负链复制达到一定程度，随着正链置换区域扩大，暴露出正链的复制起始点，于是以正链为模板开始合成与其互补的新链，最后生成两个子代DNA双链分子。由于两条亲代链的复制起始点不同，合成起始并不同步进行，所以D环型复制是一种不对称复制形式。
例2.线粒体DNA分子通常是由H链和L链构成的环状双链。该DNA复制时,OH首先被启动,以L链为模板,合成一段RNA作为引物,然后合成H链片段,一边合成新H链,一边取代原来的H链,被取代的H链以环的形式游离出来,由于其像字母D,所以被称为D环复制。当H链合成约2/3时,OL启动,以被取代的H链为模板,合成新的L链,待全部复制完成后,新的H链和老的L链、新的L链和老的H链各自组合形成两个环状双螺旋DNA分子,整个过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.动物细胞线粒体DNA分子不含游离的磷酸基团B.RNA引物的基本组成单位是核糖核苷酸C.若此DNA连续复制2次,共需要4个引物D.D环复制过程中,H链和L链不同时完成复制
（3）滚动环型复制指一些简单低等生物或染色体外DNA，环状双链DNA的正链由一核酸内切酶在特定的位置切开，游离出一个3＇-OH和一个5＇-磷酸基末端。5＇-磷酸末端在酶的作用下，固着到细胞膜上。随后，在DNA聚合酶催化下，以环状负链为模板，从正链的3＇-OH末端加入与负链互补的脱氧核苷酸，使链不断延长，通过滚动而合成新的正链。与此同时，以伸展的正链为模板，合成互补的新的负链。最后合成两个环状子代双链分子。
例3.噬菌体ΦX174的遗传物质是单链环状DNA分子（正链）。感染宿主细胞时，首先合成其互补的负链，形成闭合的双链DNA.分子，之后正链发生断裂，产生3'-OH,再以此为引物，以未断裂的负链为模板，在DNA聚合酶的作用下使3'-OH端不断延伸。延伸出的长链可切割、环化产生很多拷贝的环化正链，进而与噬菌体的蛋白质颗粒组装产生子代噬菌体。其部分过程如下图所示。下列说法正确的是( ) A.噬菌体ΦX174中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量相等 B.以正链为模板合成双链DNA分子时需要解旋酶参与 C.噬菌体ΦX174的DNA复制方式可称做半保留复制 D.该过程表明可以只以一条链为模板进行DNA的合成
一、概念检测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的。（ ）(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。（ ）
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15NB.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
二、拓展应用1.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（这一问可由学生作开放式回答）。
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