高中生物浙科必修二课件：第三章遗传的分子基础第三节

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第三章遗传的分子基
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
1•实验方法：同位素示踪法。

2•实验原理
⑴含窖的双链DNA密度较大，离心后的条带应分布于离心管的下部。

⑵含i°N的双链DNA密度较小，离心后的条带应分布于离心管的上部。

⑶两条链分别含1®和MN的双链DNA密度介于双链均含WN的DNA和双链均含14N的DNA之间，离心后的条带应分布干离心管的中部。

3 •实验过程 (1) 大肠杆菌在以
15
NH 4CI 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"NHQ 为唯—氮源的培养液中培养。

⑶在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,即分别取完成一次细胞分 裂和迺以_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 讲行密度梯度超速离心和分析，记录离心后离心管
中DNA 的位置。

4•实验结果(如图不)
B ■■□
§ L J ---- 5——0
a b c
(1)离心管a:立即取出提取DNA-离心一离心管底部WN -叩―DNA)。

(2)离心管b:繁殖一代后取出提取DNA-离心一离心管中部(空』£二_ DNA）。

(3)离心管c:繁殖二代后取出提取DNA-离心一离心管上部和离心管中部(1氓_ MN_ DNA 和1® - MN - DNA)。

5•实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。

对对答案吧
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）和窖-DNA（相对分子质量为b）。

将亲代大肠杆菌转移到含i°N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MN,另一
条链是15N
护1代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的扌
C.预计III代细菌DNA分子的平均相对分子
7a + b
质重为 $ 轻_
对照
中
重
亲代I
全轻
14N—DNA 15N-DNA
㊁轻g屮
D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
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中含有啓 的DNA 占|
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
#
15
NH 4CI 的培养液
转移到含
14
NH 4CI 的培养
液中‘ 继续培养
生长若干代 \ 提取DNA 密 度梯度离心
试管①
细胞分裂一次 细胞分裂两次
1
提取DNA 密 [
V7 度梯度离心
FT
试管② 试管③
解析I 答案
二DNA分子复制的过程
产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。

2.D NA复制的过程
(1)解旋：在解旋酶作用下,DNA分子两条链的配对碱基之间的氢键断裂，碱基暴露出来，形成两条“模板链”(母链)。

(2)合成子链：以每一条母链为模板,在DNA聚合酶作用下,利用游离的4种脱氧核昔酸为原料,按照碱基互补配对原则,合成与母链互补的子链。

(3)形成子代DNA:延伸子链，母子链盘绕成双螺旋结构。

结果，一个
DNA分子形成两个完全相同的子代DNA分子。

对对答案吧
3 •复制的条件
模板：亲代DNA解旋产生的两条母链。

原料：游离的四种脱氧核昔酸。

酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶。

能量：ATP。

4•复制的特点：半保留复制,即子代DNA双链二一条母链+ —条新子链。

5•意义：将遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。

对DNA复制的理解
(l)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。

⑵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苜酸。

例3下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是
B.以4种游离的脱氧核苜酸为原料
C.D NA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种脱氧核昔酸为原料，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。

解析I答案
例4 （2017-浙江4月选考）若将处于G］期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺卩密噪脱氧核苜酸培养液中，培养至第二次分裂中期。

下列叙述正确的是
令每条染色体中的两条染色单体均含3H
B.每个DNA分子的两条脱氧核昔酸链均含3H
C.每个DNA分子中均只有一条脱氧核昔酸链含3H
D.每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核昔酸链含3H
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,
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,腺瞟吟有600个，则每一条链上都具有 胞D 密唳200个
B 具有m 个胸腺卩密喘的DNA 片段，复制n 次后共需2n.m 个胸腺卩密喘
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 其月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。

着丝粒
姐妹染色单体
£具有m个胸腺□密口定的DNA片段，第n次复制需要2n-i.m个胸腺嚅唳D.无论是双链DNA还是单链DNA, (A + G)所占的比例均是!
学习小结
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
C.配对的脱氧核苜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。

16丿16丿161
14■14-
14 -
2:LL2■. r L O a b c0 a b c o
16|
14 L
口2r rl --- 1—_—
a b c O a b c C
2.用WN标记细菌的DNA分子，再将它们放入含MN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同时含和15N, c只含14N,如下图，这三种DNA分子的比例正确的是
A B
答
3.D NA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是
A.腺瞟吟与鸟瞟吟之间的氢键
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。

4.细菌在WN培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有WN, 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
14M 14KT
15N?4N
15N ?5N
① ② ③ ④ ⑤
令第一次分裂的子代DNA应为⑤B.第二次分裂的子代DNA应为①
C.第三次分裂的子代DNA应为③
D.亲代的DNA应为⑤解析亲代DNA为15N-15N,经第—次复制所形成的子代DNA应均为15N- 14N,应如图②所示。

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。

请分析并回答：
⑴要得到DNA中的N全部被WN标记的大肠杆菌B ,必须经过壬代培养, 且培养液中的WNWNHqC 1)是唯一氮源。

(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第丄组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第丄组和第丄组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是半保留复制O
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WN标记，“轻带”为两条单链均被MN标记，“中带”为—条单链被WN标记，另一条单链被WN标记。

(3)分析讨论：
①若B的子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带” DNA来自于旦，据此可判断DNA分子的复制方式不是兰保蜃_复制。

②若将B的子I代DNA双链分开后再离心，其结果还鍍_(填“能”或
“不能”)判断DNA的复制方式。

③若在同等条件下将B的子II代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位詈没有变化。

④若某次实验的结果中，B的子I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中有少部分含丑。

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