生物体内的DNA复制过程

原核生物与真核生物复制的过程及其异同点;

原核生物与真核生物复制的过程大体上均分为复制的起始、DNA链的延伸和复制的终止三个过程;

原核生物DNA的复制过程以大肠杆菌为例：

复制起始：OriC 起始位点由四个9个核苷酸9-mer的重复序列和三个13个核苷酸13-mer的重复序列组成;DnaA蛋白结合到9-mer结构上,使DNA形成一个环;结果,双链DNA在富含A-T碱基的13-mer区域分开成为单链;随后,DnaB-DnaC复合体结合到复制起始点上,形成预引发复合物;然后,DnaB利用其解旋酶的活性使解链部分延长,并激发DnaG引发酶,进而形成一段RNA引物,起始DNA的复制DNA聚合酶只能从3’羟基端起始复制;

DNA链的延伸：DNA链一般形成两个复制叉进行双向复制;DNA链的复制是半不连续复制,以3’-5’方向DNA链为模板合成的子链为前导链,另一条为后随链,后随链的合成以合成冈崎片段的方式进行;延伸过程主要依靠DNA聚合酶III核心酶由α、θ、ε构成,DNA聚合酶III靠其β夹钳牢固地结合在DNA链上并延DNA链移动;冈崎片段一端的引物由DNA聚合酶I以切口平移的方式去除,然后由DNA连接酶连接为一体;复制叉前进时由解旋酶依靠水解ATP的能量一个ATP一个碱基打开双链,单链与SSB结合并保持稳定;DNA拓扑异构酶去除正超螺旋; 复制的终止：复制叉前行,当遇到22个碱基组成的重复性终止子序列Ter时,Ter-Tus复合物使DnaB停止解链,复制叉前移停止,等相反方向复制叉到达后,由修复方式填补两个复制叉间的空缺;随后,在DNA拓扑异构酶IV的作用下复制叉解体,释放子链DNA;

真核生物DNA的复制：

真核生物DNA的复制过程与原核生物DNA的复制过程大体相同;

复制的起始：真核生物DNA复制从成百上千个起始位点上开始,形成多个复制叉;真核生物DNA复制只发生在S期;真核生物复制起始位点难以确定,酵母中称为自主复制序列ARS;起点识别复合体ORC与ARS结合后又与前复制复合体pre-RC结合,进而吸引Cdc6和Cdt1两个蛋白以及解旋蛋白Mcm2-7形成完整的复合体;pre-RC只在G1期合成,在S期时Cdc45结合到复合体上,激活Mcm2-7,在DNA聚合酶作用下使pre-RC启动复制;DNA聚合酶α合成由10bpRNA和20-30bpDNA构成的引物iDNA;

PCR与生物体内DNA复制有何区别？

PCR技术可模拟细胞核内DNA复制的天然过程，可在3～4h内使目的基因扩增上百万倍，达到肉眼可见的量，不需要放射性同位素标记就能分析、检测基因，大大提高了基因检测的灵敏度。

具体过程：

首先，把DNA加热，使双链分开；这是第一个不同，DNA复制时也解旋，在解旋酶的作用下进行，不能加热。

然后将人工合成的一段单链核苷酸即DNA引物，黏附到DNA单股螺旋上；这是第二个不同，DNA复制需要的引物是RNA,不是DNA。

之后按照引物就能够复制出DNA来，重复放大50次后就可以制成10亿个基因。在PCR放大过程中的关键是利用耐热DNA聚合酶使少量的DNA在短期内即能扩增数百万倍，便于分析、检测。这是第三点不同，PCR技术形成DNA时用耐热DNA聚合酶，而DNA复制用的是生物体自身的DNA聚合酶，普通的DNA聚合酶是不耐热的。

第3章 第3节

基础巩固

一、选择题

1．细胞每次分裂时DNA都复制一次，每次复制都是( )

A．母链和母链，子链和子链，各组成一条子代DNA

B．每条子链和与它碱基互补配对的母链组成子代DNA

C．每条子链随机地和两条母链之一组成子代DNA

D．母链降解，重新形成两个子代DNA

[答案] B

[解析] 每次复制形成的两个子代DNA都是由每条子链和与它碱基互补配对的母链组成。

2．某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA分子的复制，从而达到控制癌症的目的。这些药物作用的细胞正处在细胞周期的( )

A．间期 B．前期

C．中期 D．后期

[答案] A

[解析] DNA的复制时期是在细胞分裂间期。

3．一个被放射性元素标记的双链DNA分子噬菌体侵染细菌后，若此细菌破裂后释放出200个噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体占总数的( )

A．1% B．2%

C．25% D．50%

[答案] A

4．某一DNA分子含有800个碱基对，其中含A碱基600个。该DNA分子连续复制，消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸6 200，则该DNA复制了( )

A．4次 B．5次

C．6次 D．7次

[答案] B

5．若有一个控制有利性状的DNA分子片段为=====ATGTGTACAC，要使其数量增多，可进行人工复制，复制时应给予的条件错误的是( )

A．ATGTG或TACAC

B．4种脱氧核苷酸(A、U、G、C)

C．解旋酶和DNA聚合酶等

D．ATP

[答案] B

[解析] 此题考查DNA分子复制需要的条件：模板、原料、酶和能量。模板来自于已知DNA分子片段的单链ATGTG或ATCAC ；原料为组成DNA分子的基本单位——含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸；酶包括解旋酶和DNA聚合酶等；能量由ATP提供。

6．DNA之所以能够自我复制，根本原因之一是( )

A．不同DNA分子具有不同的碱基排列顺序

第1页 共4页 3.3 DNA的复制 教学设计

教学目标 科学知识与技能 1、理解DNA分子复制的过程和意义；

2、描述DNA复制的概念；

3、分析、总结DNA复制过程的条件和特点；

4、说出DNA复制在遗传上的意义；

科学探究（过程、方法与能力） 1、掌握应用碱基互补配对原则分析问题的方法；

2、了解DNA的复制过程，形成对假说—演绎法的进一步认识；

3、对实验的现象及结果具有清晰的表达能力；

科学情感、态度与价值观 1、认同人类对科学的认识是不断深化完善的过程；

2、领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力；

3、逐步培养创新意识，能根据实验的现象提出自己的见解，参与交流，分析不同的意见，并能够根据科学事实修正自己的观点；

科学、技术与社会的关系 了解DNA的复制原理在科学研究和实际生产中的应用。

教学内容分析 1、教材中的地位

本节课内容是人教版高中生物必修2第三章第三节。这一课时，在联系DNA结构的基础上，进一步阐明DNA通过复制传递遗传信息的功能。学好本节课，有利于学生理解和巩固有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识，对于学生深刻认识遗传的本质非常重要；同时，“DNA的复制”又是后面变异部分的基础，学好本节课，有利于学生理解和掌握基因突变、基因重组、生物进化等内容。

2、教学重点和难点

“DNA复制方式的实验证据”虽是选学内容，但对学生学会科学的探究，科学的思考有很大的帮助，有助于提高学生分析问题和解决问题的能力，因此把它作为探究的重点之一，但在知识层面上不作为重点。

DNA复制过程完成了遗传信息的传递功能；对DNA复制过程的研究，蕴含着科学研究的过程和方法教育；DNA复制的过程具有微观、动态、连续、抽象的特点。因此，对DNA复制的过程的探讨既是本节课的教学重点，也是难点。

学生特征 一般特征分析

高中学生的认知体系基本形成，认知结构迅速发展，认知能力不断完善。他们能够掌握基本的思维方法，特别是抽象逻辑思维、辩证思维、创造思维有了较大的发展。观察力、记忆力、想象力有了明显的提高，认知活动的自觉性，认知系统的自我评价和自我控制能力也有了相应的发展。