3.3 DNA的复制(第2课时）课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

基因的本质 第3章 第3节 DNA 的 复 制 第2课时—DNA复制相关计算 1 基因的本质 第3章 传播DNA复制和细胞分裂知识，了解生命遗传基本原理（社会责任） DNA复制和细胞分裂的原理，计算复制过程中数量问题（科学思维） 设计实验来验证DNA复制方式或探究染色体标记情况（科学探究） 学习目标 认识到DNA复制保证了遗传信息的准确传递（生命观念） 2 一、DNA复制相关的计算 DNA总数量 一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 15N 15N 15N 15N 15N 15N 亲代 复制1次 复制2次 复制3次 2=21 4=22 8=23 1=20 高中生物学 一、DNA复制相关的计算 一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程 子代DNA ①子代DNA分子数 个 ②只含15N的DNA数 个 ③含15N的DNA数 个 ④只含14N的DNA数 个 ⑤含14N的DNA数 个 2n 0 2 2n-2 2n 高中生物学 一、DNA复制相关的计算 一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程 脱氧核苷 酸链数 ①含15N的链数 条； ②含14N的链数 条； ③子代DNA中被标记的DNA所占比例 ； ④子代中被标记的链占总链数 的比例 2 2n+1-2 2/2n = 1/2n-1 2/2n+1 = 1/2n 高中生物学 一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中复制了n次，假如该DNA分子 中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个 一、DNA复制相关的计算 消耗的脱氧核苷酸数： ①经过n次复制需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为____________个。 ②在第n次复制时，需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为____________个。 没有消耗 m·(2n－1) m·2n－1 高中生物学 视频： 7 课堂检测 已知腺嘌呤（A）有100个，占碱基总数的20%，则碱基总数为100÷20% = 500个。因为在DNA分子中，A = T（腺嘌呤与胸腺嘧啶配对），所以胸腺嘧啶（T）的数量也为100个。DNA复制一次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量等于原来DNA分子中胸腺嘧啶的数量，即100个 B 1、某DNA分子含腺嘌呤100个，占碱基总数的20%，则该DNA分子复制一次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量是（ ） A. 50个 B. 100个 C. 200个 D. 400个 高中生物学 课堂检测 2、一个双链 DNA 分子片段中，含有腺嘌呤脱氧核苷酸 100 个，已知该 DNA 片段碱基总数为 600 个。该 DNA 分子连续复制 3 次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸（ ）个。 A. 350 B. 700 C. 1050 D. 1400 因为双链 DNA 中 A = T，已知腺嘌呤脱氧核苷酸有 100 个，所以胸腺嘧啶脱氧核苷酸也是 100 个。 该 DNA 片段碱基总数为 600 个，则 G + C = 600 - （100 + 100） = 400 个，所以鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量 = 400÷2 = 200 个。 DNA 复制 n 次，需要游离的某种脱氧核苷酸数 = 该脱氧核苷酸在一个 DNA 分子中的个数×（2ⁿ - 1）。 该 DNA 分子连续复制 3 次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸 = 200×（2³ - 1） = 200×7 = 1400 个。 D 高中生物学 课堂检测 3、已知某双链 DNA 分子中，鸟嘌呤（G）占全部碱基的 27%，将该 DNA 分子置于含¹⁴N 的培养基中连续复制 3 次。则子代 DNA 分子中含¹⁴N 的 DNA 分子所占比例以及含¹⁴N 的脱氧核苷酸链所占比例分别为（ ） A. 100%，75% B. 100%，100% C. 75%，100% D. 75%，75% 将一个双链 DNA 分子置于含¹⁴N 的培养基中进行复制，无论复制多少次，所得到的子代 DNA 分子都含有亲代 DNA 分子的一条链，而亲代 DNA 分子的这条链原本就存在于最初置于含¹⁴N 培养基中的那个 DNA 分子上，所以子代 DNA 分子全部都含有¹⁴N，即含¹⁴N 的 DNA 分子所占比例为 100% B 一个双链 DNA 分子复制 3 次后，会得到8个子代 DNA 分子，每个 DNA 分子含有两条链，总共就有16条脱氧核苷酸链。因为最初的亲代 DNA 分子的两条链都被标记了¹⁴N，而且这两条链在复制过程中会分别进入不同的子代 DNA 分子中，后续新合成的链也都是以含¹⁴N 的脱氧核苷酸为原料合成的，所以这 16 条脱氧核苷酸链全部都含有¹⁴N，即含¹⁴N 的脱氧核苷酸链所占比例为 100% 高中生物学 二、有丝分裂与减数分裂中染色体标记情况分析 A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T G A C G A T G A A C T G C T A C T T C T C C A T G A A G A G G T 复制 染色体数目不变 DNA数目加倍 分裂间期经复制产生的两个子代DNA分子位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。 高中生物学 二、有丝分裂与减数分裂中染色体标记情况分析 A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T G A C G A T G A A C T G C T A C T T C T C C A T G A A G A G G T (1)有丝分裂染色体标记情况: 1条染色体（母链15N标记，在14N培养基中培养） A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T 结论： 复制一次，子染色体都带标记；复制两次，子染色体一半带有标记 高中生物学 二、有丝分裂与减数分裂中染色体标记情况分析 (2)减数分裂染色体标记情况: 一对同源染色体为例 A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T 15N标记 复制 14N A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T A C T T C T C C A T G A A G A G G T 减一 减二 同源染色体分离 姐妹染色单体分离 结论： 形成的4个子细胞中的每条染色体均带有标记。 15 14 14 15 15 14 14 15 高中生物学 二、有丝分裂与减数分裂中染色体标记情况分析 DNA复制后染色体标记问题： 15N 15N 复制 15N 15N 14N DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的载体。 高中生物学 课堂检测 1、将某二倍体生物（染色体数为2N）的一个细胞中的DNA用15N标记，然后将其放在含14N的培养基中培养。该细胞进行一次有丝分裂后，再进行一次减数分裂，形成的8个精细胞中，含15N标记的精细胞最多有几个？（ ） A. 1个 B. 2个 C. 4个 D. 8个 C 将细胞的DNA用15N标记后放在含14N的培养基中进行一次有丝分裂。由于DNA半保留复制，一次有丝分裂后，得到的两个子细胞中所有染色体上的DNA分子都是一条链含15N，一条链含14N。 接着这两个子细胞再进行减数分裂，减数分裂过程中DNA只复制一次。在减数第一次分裂前的间期复制后，每条染色体上含有两条姐妹染色单体，其中一条染色单体上的DNA分子的一条链是原来有丝分裂后保留的含15N的链，另一条染色单体上的DNA分子两条链都是含14N的链。 在减数第一次分裂时，同源染色体分离；减数第二次分裂时，姐妹染色单体分离。因为姐妹染色单体是随机分配到精细胞中的，所以理论上含15N标记的精细胞最多可以达到这8个精细胞中的一半，即4个。 高中生物学 课堂检测 2、将某一经³H 充分标记 DNA 的雄性动物细胞（染色体数为 2N）置于不含³H 的培养基中培养，该细胞经过连续两次细胞分裂后形成 4 个大小相等的子细胞。下列有关说法正确的是（ ） A. 若子细胞中染色体数为 2N，则其中含³H 的染色体数一定为 N B. 若子细胞中染色体数为 N，则其中含³H 的 DNA 分子数为 N/2 C. 若子细胞中染色体都含³H，则细胞分裂过程中会发生基因重组 D. 若子细胞中有的染色体不含³H，则原因是同源染色体彼此分离 C A项：若子细胞中染色体数为 2N，进行的是有丝分裂。第一次有丝分裂后，每个 DNA 分子都有一条链含³H，一条链不含³H；第二次有丝分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体随机移向两极，所以子细胞中含³H 的染色体数可能是 0 - 2N 之间的任意数值，不一定为 N B项：若子细胞中染色体数为 N，进行的是减数分裂。由于 DNA 只复制一次，细胞连续分裂两次，减数第一次分裂是同源染色体分离，减数第二次分裂是姐妹染色单体分离，所以形成的子细胞中每个 DNA 分子都含³H，即含³H 的 DNA 分子数为 N C项：若子细胞中染色体都含³H，说明进行的是减数分裂，减数分裂过程中在减数第一次分裂后期会发生非同源染色体自由组合，这属于基因重组 D项：若子细胞中有的染色体不含³H，原因是有丝分裂过程中姐妹染色单体分开后随机移向两极，导致子细胞中部分染色体不含³H，而不是同源染色体彼此分离（同源染色体分离发生在减数分裂） 高中生物学 课堂检测 3、用32P标记了玉米体细胞（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，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是（ ） A. 中期20和20、后期40和20 B. 中期20和10、后期40和20 C. 中期20和20、后期40和10 D. 中期20和10、后期40和10 第一次细胞分裂，DNA 复制一次，由于半保留复制，每个 DNA 分子有一条链含32P，一条链不含32P，此时细胞内染色体还是20条，且这20条染色体都带有32P标记。到第二次细胞分裂中期，染色体数目不变，还是20条，每条染色体含有两条姐妹染色单体，其中一条染色单体上的 DNA 分子有一条链含32P，所以中期被32P标记的染色体条数是20条。后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，染色体数目加倍变为40条，但被32P标记的染色体还是原来那20条，因为 DNA 复制是半保留的，新形成的染色单体只有一条链来自原来被标记的 DNA A 高中生物学 三、归纳总结 一、DNA分子数的计算 1、若一个DNA分子复制n次，可形成2n个DNA分子。 2、复制n次后，含有亲代DNA链的DNA分子有2个，占总数的比例为 2 2n。 脱氧核苷酸链数的计算 1、一个DNA分子经过n次复制后，脱氧核苷酸链数为2n + 1条。 2、亲代脱氧核苷酸链数始终是2条，新合成的脱氧核苷酸链数为2n + 1-2条。 消耗脱氧核苷酸数的计算 1、若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m×(2n-1)个。 2、第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m×2n - 1个。 二、有丝分裂和减数分裂中染色体标记情况： 核心是 DNA 半保留复制。有丝分裂时，子细胞中标记情况多样，取决于姐妹染色单体分离的随机性。 减数分裂中，起始 DNA 被标记，减Ⅰ时同源染色体分离，减Ⅱ姐妹染色单体分离，最终子细胞染色体标记状态因前期过程固定 高中生物学 基因的本质 第3章 感谢聆听 授课教师：郑婕 19 $$