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4.2 DNA复制过程

减数分裂、受精作用与遗传的分子基础 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 DNA以亲代双链为模板,利用游离脱氧核苷酸,在酶催化下合成子代DNA的过程。

从哪来 建立在“1.2 有丝分裂”中染色体复制与加倍的宏观现象,以及“6.2 减数分裂过程”中同源染色体分离前DNA含量变化的微观基础之上。

为什么 DNA双螺旋结构具有两条反向平行的长链,且碱基互补配对原则(A-T, C-G)使得每条链都能作为模板指导新链合成;半保留复制机制既保证了遗传信息的稳定性,又通过解旋酶降低双链间的氢键,使复制得以进行。

讲法
类比法:拉链与复印机 适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 将DNA双螺旋比作拉链,解旋酶是拉开拉链的“手”,DNA聚合酶是沿着轨道行走并自动匹配齿扣(碱基)的“复印机”。强调“一边拉开,一边复印”,直观展示半保留复制的动态过程,避免学生死记硬背步骤。
讲法
逻辑推导法:信息守恒与模板必要性 适合逻辑推理能力强、喜欢探究本质的学生。 从“遗传信息必须精确传递”出发,推导为何需要模板(保证准确性)、为何需要解旋(暴露模板)、为何需要原料(构建新物质)。重点剖析“半保留”如何平衡了“稳定性”与“突变可能性”,从信息论角度解释复制机制的必然性。
讲法
时空定位法:细胞周期与酶的作用位点 适合空间想象力好、擅长构建模型的学生。 绘制细胞周期图,精准定位S期。在DNA分子模型上标注解旋酶(作用于氢键)、DNA聚合酶(作用于磷酸二酯键)、引物结合位点。强调酶的作用位点与化学键类型的对应关系,通过“酶-键-位点”的三维对应关系,理清复制的分子机制。
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练一道
基础题
某DNA分子含有1000个碱基对,其中A有600个。该DNA复制2次后,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个?
变式
将一个$^{15}N$标记的DNA分子放入$^{14}N$的培养基中,让其复制3次。问:含$^{15}N$的DNA分子占多少比例?只含$^{14}N$的DNA分子有多少个?
试试手自己判
检测题
将一个双链DNA分子(两条链均被$^{32}P$标记)置于含$^{31}P$的培养基中,让其连续复制4次。下列叙述正确的是( ) A. 含$^{32}P$的DNA分子占1/8 B. 含$^{31}P$的DNA分子占7/8 C. 含$^{32}P$的脱氧核苷酸链占1/8 D. 只含$^{31}P$的DNA分子有14个
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- A错:含$^{32}P$的DNA分子有2个,总数16个,比例为2/16=1/8。等等,A选项说占1/8,这是对的?让我重新检查。
- 总数:$2^4=16$个。
- 含$^{32}P$的DNA:2个(每条亲代链在一个DNA中)。比例:2/16 = 1/8。A选项叙述正确?
- 含$^{31}P$的DNA:所有16个DNA都含有$^{31}P$(因为新合成的链都是$^{31}P$)。比例100%。B错。
- 含$^{32}P$的链:2条。总链数:$16 \times 2 = 32$条。比例:2/32 = 1/16。C错。
- 只含$^{31}P$的DNA:总数16 - 含$^{32}P$的2个 = 14个。D选项叙述正确?

重新审视题目选项设置:通常这类题会设置陷阱。
A. 含$^{32}P$的DNA分子占1/8 (2/16=1/8,正确)
B. 含$^{31}P$的DNA分子占7/8 (16/16=1,错误)
C. 含$^{32}P$的脱氧核苷酸链占1/8 (2/32=1/16,错误)
D. 只含$^{31}P$的DNA分子有14个 (16-2=14,正确)
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