第三章+基因的表达 【高效课堂精研精讲】高中生物人教版必修2

第3节

DNA的复制一、对DNA复制的推测及实验证据《核酸的分子结构》论文节选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。”《DNA结构对遗传的影响》脱氧核糖PT脱氧核糖PTC脱氧核糖PG脱氧核糖PA脱氧核糖P5'3'脱氧核糖PT5'脱氧核糖PA脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PT3'A脱氧核糖PG脱氧核糖P脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PAC脱氧核糖P提出假说半保留复制指以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。全保留复制指子代DNA每一条链都由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成。分散复制指以DNA一条链为模板，新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链。半保留复制有人质疑提出思考与讨论下列问题：1.如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？把复制出的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区别开，观察它在新DNA中出现的情况。2.如何在实验中直观区分母链和子链？同位素标记法。3.如果用同位素标记，选择什么元素好？：资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用密度梯度离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。(轻带)(中带)(重带)密度梯度离心技术资料

密度梯度离心技术将分离物放在CsCl溶液中进行密度梯度离心，离心结束后，从管底到管口，溶液密度分布从高到低形成密度梯度。DNA分子就停留在与其相当的CsCl密度处，在紫外光下可以看到DNA分子形成的区带。15N15N14N15N14N14N15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N15N/15N重带15N/14N14N/14N15N/14N轻带中带中带第二代第一代提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心含14N的培养液假设①:DNA的复制是半保留复制演绎推理假设②:DNA的复制是全保留复制第二代含14N的培养液第一代提出DNA离心提出DNA离心15N15NPF1F214N14N提出DNA离心重带轻带重带轻带重带15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N科学家：1958年，美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和

斯塔尔（F.Stahl）方法技术：同位素标记法、密度梯度离心法实验材料：大肠杆菌（优势:繁殖快，20min一代）；含有15NH4Cl的培养液；含有14NH4Cl的培养液。梅塞尔森斯塔尔实验验证得出结论DNA的复制是以半保留的方式进行的提出问题作出假设得出结论演绎推理实验验证DNA是怎样复制的？DNA以半保留或全保留方式复制推理两种复制模式下得到的子代DNA情况，预测实验结果DNA以半保留方式进行复制证明DNA半保留复制的实验假说演绎法三、DNA复制的过程1.时间：概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期三、DNA复制的过程真核细胞：

主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有原核细胞：主要在拟核中，质粒也可以。2.DNA复制场所3.条件：模板原料酶能量DNA分子的两条母链细胞中游离的4种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP水解三、DNA复制的过程4.过程与条件新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游离的脱氧核苷酸解旋需要细胞提供ATP需要解旋酶的作用结果：氢键断裂，双链打开合成子链模板：原料：酶：能量：原则：方向：解开的每一条母链四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等细胞提供ATP碱基互补配对原则5‘-端至3’-端盘绕每条新链和模板链盘绕成双螺旋结构三、DNA复制的过程5.复制特点边解旋边复制

7.精确复制的原因（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。6.结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子8.复制的意义将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。从题图中可以看出DNA分子复制有多个起点，但不是同时开始的，因为复制环有大有小，A错误；练习与应用一、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。

（

）××2.DNA的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B练习与应用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15N

B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2

C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4

D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8C练习与应用4.将在含15NH4Cl的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是()A.细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层B.细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA

位于上层C.细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA

位于试管的上层D.该实验可以证明DNA的复制方式是半保留复制C1．证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。 ()2．在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含14N。()3．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。 ()4．解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键。 ()

(正确的打“√”，错误的打“×”)×√××1．如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是()A．DNA分子在酶①的作用下水解成脱氧核苷酸，酶②催化碱基对之间的连接B．在复制过程中解旋和复制是同时进行的C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子BDNA复制相关计算动动手：画出一个被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

（标出每条链是15N还是14N）亲代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N无论DNA复制多少次，含有15N-DNA分子永远只有个两

212223亲代DNA分子经n次复制后，则①子代DNA分子数：②含亲代母链的DNA分子数：④不含亲代母链的DNA分子数：2n个2个2n-2个⑤含亲代母链的DNA分子数与子代DNA

分子数之比为：2/2n③只含亲代母链的DNA分子数：0个1.DNA分子数1.将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问含14N的DNA细胞占总细胞数的_______。含15N的DNA细胞占总细胞数的______。100%12.5%亲代DNA分子经n次复制后，则①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：②亲代脱氧核苷酸链数：③新合成的脱氧核苷酸链数：2n+1条2条2n+1-2条2.脱氧核苷酸链数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则（1）则经过n次复制共需要消耗该脱氧

核苷酸个数为：m（2n-1）（2）第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸

个数为：m

×2n-1“DNA复制了n次”