第三章-第三节

2023/12/27第三章第三节[学习目标]1.了解对DNA分子复制的推测及实验证据。2.归纳DNA分子的复制过程，并探讨DNA复制的生物学意义。内容索引新知导学达标检测新知导学一、探究DNA的复制过程1.实验方法：

。2.实验原理(1)含15N的双链DNA密度较大，离心后的条带应分布于离心管的

。(2)含14N的双链DNA密度较小，离心后的条带应分布于离心管的

。(3)两条链分别含15N和14N的双链DNA密度介于双链均含15N的DNA和双链均含14N的DNA之间，离心后的条带应分布于离心管的

。同位素示踪法下部上部中部3.实验过程(1)大肠杆菌在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖若干代。(2)将上述大肠杆菌转到以

为唯一氮源的培养液中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，即分别取完成

细胞分裂和

细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来。(4)将提取的DNA进行

和分析，记录离心后离心管中DNA的位置。14NH4Cl一次两次密度梯度超速离心4.实验结果(如图示)(1)离心管a：立即取出提取DNA→离心→离心管底部

。(2)离心管b：繁殖一代后取出提取DNA→离心→离心管中部(___________

)。(3)离心管c：繁殖二代后取出提取DNA→离心→离心管上部和离心管中部(

和

)。5.实验结论：DNA的复制方式为

复制。(15N－15N－DNA)15N－14N－DNA14N－14N－DNA15N－14N－DNA半保留例1在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N－DNA(相对分子质量为a)和15N－DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述不正确的是A.Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一

条链是15NB.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分

子的C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子

质量为D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制答案解析√解析15N－DNA在14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的DNA链和一条14N的DNA链。这样的DNA用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。Ⅰ代的两个DNA分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA分别为全14N－DNA分子和14N、15N—DNA分子。此时，将该DNA作离心处理，产生的DNA沉淀应该分别位于试管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的

。培养一个大肠杆菌，则其Ⅲ代细菌DNA分子共有8个，各条链的相对分子质量之和为(7a＋b)，平均相对分子质量为

。例2

(2018·杭州模拟)如图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA的复制过程，下列说法正确的是答案解析A.从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次B.用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便C.试管③中含有14N的DNA占D.本实验是科学家对DNA复制方式假设的验证√解析大肠杆菌细胞内没有染色体，A错误；噬菌体是营寄生生活的，不能在培养液中繁殖，不能代替大肠杆菌进行实验，B错误；试管③中含有14N的DNA占100%，C错误；本实验是对DNA半保留复制的验证实验，D正确。二、DNA分子复制的过程1.概念：产生

跟亲代DNA

相同的新DNA分子的过程。2.DNA复制的过程(1)解旋：在

作用下，DNA分子两条链的配对碱基之间的

键断裂，碱基暴露出来，形成两条“模板链”(母链)。(2)合成子链：以

为模板，在

作用下，利用游离的4种

为原料，按照

原则，合成与母链____的子链。(3)形成子代DNA：延伸子链，母子链盘绕成

结构。结果，一个DNA分子形成两个

的子代DNA分子。两个解旋酶氢每一条母链DNA聚合酶脱氧核苷酸碱基互补配对互补双螺旋完全相同完全3.复制的条件模板：

。原料：

。酶：

。能量：

。4.复制的特点：

，即子代DNA双链＝一条母链＋一条新子链。5.意义：将

从亲代传给子代，保持了

的连续性。亲代DNA解旋产生的两条母链游离的四种脱氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶ATP半保留复制遗传信息遗传信息归纳总结对DNA复制的理解(1)DNA复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。(2)能够进行DNA复制的生物：一切以DNA为遗传物质的生物。(3)真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：在体细胞中发生在有丝分裂间期；在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的间期。(4)复制所需的酶是指一个酶系统。①解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。②DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。例3下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是A.DNA复制时只有DNA的一条链作模板B.以4种游离的脱氧核苷酸为原料C.DNA复制过程需要消耗能量D.没有酶的催化，细胞DNA复制无法进行解析DNA复制是指DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下将双链解开，以解开的两条链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链，每条子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构，最终形成与亲代DNA分子相同的子代DNA的过程。答案解析√例4

(2017·浙江4月选考)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是A.每条染色体中的两条染色单体均含3HB.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3HC.每个

DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3HD.每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H答案解析√解析若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制1次，所以第一次细胞分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H标记。特别提醒DNA分子复制特点及子代DNA存在位置与去向(1)复制特点——半保留复制，即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新链构建而成。(2)2个子代DNA位置：当一个DNA分子复制后形成两个新DNA分子后，这两个新DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，即：(3)2个子代DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分开，分别进入两个子细胞中。例5

(2018·杭州五校联考)下列关于DNA的相关计算，正确的是A.具有1000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有

胞嘧啶200个B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需2n·m个胸腺嘧啶C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶D.无论是双链DNA还是单链DNA，(A＋G)所占的比例均是答案解析√解析具有1000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则DNA中含胞嘧啶400个，因此一条链上的胞嘧啶数可为0～400个，A项错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后DNA数由1个变为2n个，因此需要(2n－1)·m个胸腺嘧啶，其第n次复制DNA数由2n－1个变为2n个，这一过程需要(2n－2n－1)·m＝2n－1·m个胸腺嘧啶，B项错误，C项正确；只有在双链DNA中才遵循卡伽夫法则，即A＝T、G＝C，在单链DNA中不存在这一关系，因此只有双链DNA中(A＋G)所占的比例为

，单链DNA中该比值不一定为

，D项错误。学习小结间一间边解旋边复制半保留复制达标检测1.保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是A.解旋酶促使DNA的两条链分离B.游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对C.配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链D.模板母链与互补子链盘绕成双链结构解析DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。√12345答案解析2.用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子；a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图，这三种DNA分子的比例正确的是答案12345√3.DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是A.腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键B.腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键C.脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键解析DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把两条螺旋的双链解开，破坏的是A与T、G与C之间的氢键。√答案解析123454.细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是A.第一次分裂的子代DNA应为⑤B.第二次分裂的子代DNA应为①C.第三次分裂的子代DNA应为③D.亲代的DNA应为⑤答案解析12345√解析亲代DNA为15N－15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N－14N，应如图②所示。123455.科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容