1、第三章 遗传的分子基础,第三节 遗传信息的传递,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
2、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
3、复制。,(15N15NDNA),15N14N,DNA,14N14NDNA,15N14NDNA,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14NDNA(相对分子质量为a)和15NDNA(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(和)，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.代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N B.代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的 C.预计代细菌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 15NDN
4、A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。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14NDNA分子和14N、15NDNA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，则其代细菌DNA分子共有8个，各条链的相对分子质量之和为(7ab)，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
5、 的复制过程，下列说法正确的是,答案,解析,A.从获得试管到试管，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
6、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
7、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。 解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。 DNA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
8、 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3H B.每个DNA 分子的两条脱氧核苷酸链均含3H C
9、.每个 DNA 分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H D.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
10、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1 000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2nm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2n1m个胸腺嘧啶 D.无论是双链DNA还是单链DNA，(AG)所占的比例均是,答案,解析,解析 具有1 000个碱基对的DNA，腺嘌呤有6
11、00个，则DNA中含胞嘧啶400个，因此一条链上的胞嘧啶数可为0400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(2n1)m个胸腺嘧啶，其第n次复制DNA数由2n1个变为2n个，这一过程需要(2n2n1)m2n1m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AT、GC，在单链DNA中不存在这一关系，因此只有双链DNA中(AG)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
12、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。,1,2,3,4,5,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,1,2,3,4,5,3.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
13、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,1,2,3,4,5,4.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 B.第二次分裂的子代DNA应为 C.第三次分裂的子代DNA应为 D.亲代的DNA应为,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 亲代DNA为15N15N，经第一次复制所形成的子代DNA
14、应均为15N14N，应如图所示。,1,2,3,4,5,5.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，实验内容及结果见下表。,答案,1,2,3,4,5,解析,请分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。 (2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。 解析 在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两条单链均被15N标记，“轻带”为两条单链均被14N标记，
15、“中带”为一条单链被14N标记，另一条单链被15N标记。,多,15N(15NH4Cl),3,1,2,半保留复制,(3)分析讨论： 若B的子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。 若将B的子代DNA双链分开后再离心，其结果_(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。 若在同等条件下将B的子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_。 若某次实验的结果中，B的子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N中有少部分含_。,1,2,3,4,5,B,半保留,不能,没有变化,15N,答案,