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第三节遗传信息的传递1.DNA的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。2DNA的复制特点是边解旋边复制和半保留复制。半保留复制是指每个新合成的子代DNA分子中都保留原来DNA分子的一条链。3DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。4DNA能精准复制是因为它独特的双螺旋结构提供了精确的模板和准确的碱基互补配对能力。5DNA分子的复制可以将遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。考试内容必考加试遗传信息的传递(1)DNA分子的复制(2)活动：探究DNA的复制过程b cbcDNA的复制1DNA复制的概念、时间、场所概念以DNA分子为模板合成子代DNA的过程时间有丝分裂的间期和减数分裂前的间期场所主要是细胞核2DNA复制的条件(1)模板：亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸链分别做模板。(2)原料：4种脱氧核苷酸。(3)酶：DNA聚合酶等。(4)能量：ATP供能。3DNA复制的过程4DNA复制的特点(1)过程：边解旋边复制边螺旋(不是两条母链完全解开后才合成新的子链)。(2)方式：半保留复制(新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链)。5准确复制的原因和意义判断(1)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板()(2)通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行()(3)通过DNA复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性()6复制的意义保持了遗传信息的连续性(使遗传信息从亲代传给了子代)。7复制的保障DNA分子之所以能自我复制，取决于DNA的双螺旋结构，它为复制提供了模板；同时，由于碱基具有互补配对的特性，因此能确保复制的准确性。在复制过程中，脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性，但也可能发生差错，这种稳定性和可变性的统一，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。巧学妙记归纳法巧记DNA分子复制一所复制的主要场所：细胞核两期复制的主要时期：有丝分裂的间期和减数分裂前的间期三步复制步骤：解旋复制延伸及重新螺旋四条件复制需要的条件：模板、原料、能量、酶1真核生物DNA复制的场所只有细胞核吗？原核生物DNA复制的场所是什么？提示：不是，还有线粒体、叶绿体。原核生物DNA复制的场所主要是拟核。2DNA进行自我复制，这在遗传上具有什么重要意义？提示：因为亲代的雌雄配子并未将具体的性状传给后代，而是将自身的DNA复制了一份传给后代。因此，DNA复制能保持物种的稳定性。1对DNA复制的理解(1)场所：主要是细胞核(凡是细胞内有DNA的地方均可复制)。真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。原核生物：拟核、细胞质(如质粒的复制)。病毒：宿主细胞内。(2)适用范围：能够进行DNA复制的生物，即一切以DNA为遗传物质的生物。(3)过程示意图：在有关酶的作用下，配对碱基之间氢键断开，形成母链。以母链为模板，进行碱基互补配对，合成互补子链。母链和子链盘绕，形成两个新的DNA分子。(4)特点：半保留复制，即新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。(5)复制所需的酶是指一个酶系统， 主要是指解旋酶和DNA聚合酶等。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。(6)两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。特别提醒DNA分子的复制往往是从多个起点同时进行的，如下图：2DNA复制过程中的数量关系DNA复制为半保留复制，若亲代DNA分子复制n代，复制过程及相关结论见下表：DNA复制n代过程图解结论子代DNA分子数为2n个含有亲代链的DNA分子数为2个；不含亲代链的DNA分子数为(2n2)个；含子代链的DNA分子数为2n个子代脱氧核苷酸链数为2n1条亲代脱氧核苷酸链数为2条新合成的脱氧核苷酸链数为(2n12)条消耗脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个；第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1个DNA的复制例1(上海高考)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是()思路点拨精讲精析亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链。答案DDNA的复制过程实验探究1实验材料：大肠杆菌。2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3实验假设：DNA分子以半保留的方式复制。4实验过程：如图所示。(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中增殖多代，使DNA双链充分被15N标记。(2)将15N标记的大肠杆菌转移到含14N的培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌增殖一代所需的时间)。(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。5实验预期：离心后应出现3种类型的DNA带。(1)重带(密度最大)：两条链都被15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中)：一条链被15N标记，另一条链被14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小)：两条链都被14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6实验结果：与预期的相符(1)立即取出，提取DNA离心全部重带(15N/15N)。(2)增殖一代后取出，提取DNA离心全部中带(15N/14N)。(3)增殖两代后取出，提取DNA离心1/2轻带、1/2中带。7实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。1下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A产物是RNA分子B场所主要是细胞溶胶C原料是氨基酸 D方式是半保留复制解析：选DDNA复制方式为半保留复制，合成的子代DNA包括一条新链和一条母链。DNA复制过程中有关数量计算例2某DNA分子中含有1 000个碱基对(被32P标记)，其中有胸腺嘧啶400个。若将该DNA分子放在只含被31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，其结果不可能是()A含32P的DNA分子占1/2B含31P的DNA分子占1/2C子代DNA分子相对分子量平均比原来减少1 500D共消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸1 800个思路点拨精讲精析该DNA分子在含 31P的培养液中复制两次，可得到22个DNA分子，其中含31P的DNA分子占100%；含32P的DNA分子占2/41/2。因为DNA复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中；22个DNA分子中有两个DNA分子的每条链都只有31P，还有两个DNA分子都是一条链含31P，另一条链含32P。前两个DNA 分子相对分子质量比原DNA分子共减少了4 000，后两个DNA分子比原DNA分子共减少了2 000，这样4个DNA分子的相对分子量平均比原来减少了6 000/41 500；在1 000个碱基对的DNA分子中，胸腺嘧啶400个，则含有鸟嘌呤个数(1 00024002)/2600(个)，复制两次所消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为600(221)1 800(个)。答案BDNA复制消耗脱氧核苷酸数的计算(1)方法：若一亲代DNA分子含有某种含氮碱基的脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1。(2)步骤：2某一双链DNA分子含有800个碱基对，其中含A 600个。该DNA分子连续复制数次后，消耗环境中含G的脱氧核苷酸6 200个，则该DNA分子已经复制了()A4次B5次C6次 D7次解析：选BDNA复制是半保留复制，形成的子代DNA分子和亲代相同，不配对碱基之和占碱基总数的一半，所以G占200个，(6 200200)20032，所以复制了5次。课堂回扣练习1下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是()ADNA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CDNA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：选ADNA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。2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：选BDNA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。3(2013浙江学考)一个双链均含32P的DNA分子，在不含32P的溶液中复制3次后，含32P的子代DNA分子的个数是()A1B2C4 D8解析：选B一个双链均含32P的DNA分子，在不含32P的溶液中复制3次后，根据半保留复制原则，含32P的子代DNA分子的个数是2个。4假定某高等生物体细胞的染色体数是10条，其中染色体中的DNA分子用含3H的胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含有3H标记的培养液中连续培养2代，则在形成的第2代细胞的1个细胞的有丝分裂后期，没有被标记的染色体数为()A5条 B40条C20条 D10条解析：选D根据DNA半保留复制的特点，DNA双链被含3H的胸腺嘧啶标记，在不含3H标记的培养液中完成第一次分裂后，每条染色体的DNA分子中一条链有3H标记，另一条链没有3H标记。在不含3H标记的培养液中进行第二次分裂的后期时一半染色体被标记，一半染色体没有被标记。课时跟踪检测一、选择题1下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制BDNA通过一次复制后产生四个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制D单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链解析：选ADNA通过一次复制后产生两个DNA分子，复制两次才能产生四个DNA分子。DNA复制应该是边解旋边复制。单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。2在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在()A两条DNA母链之间 BDNA子链与其互补的母链之间C两条DNA子链之间 DDNA子链与其非互补母链之间解析：选A在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。3下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析：选A从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，A错误；图中DNA分子复制是边解旋边双向复制，B正确；真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与，C正确；这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，同时每次复制都可产生两个DNA分子，提高了复制速率，D正确。4某双链DNA分子中共有含氮碱基1 400个，其中一条单链上(AT)(CG)25。问该分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是()A200个B400个C600个 D1 200个解析：选C双链DNA分子中一条单链上(AT)(CG)25，则整个双链DNA分子中(AT)(CG)25，而双链DNA分子中共有碱基1 400个，所以AT200个，该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是(221)200600个。5将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含有15N的DNA单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是()A1/2n,1/2nB1/2n,1/2n1C1/2n,1/2n1 D1/2n1,1/2n解析：选BDNA分子复制n次后，得到的子代DNA分子为2n个，后代中含15N的DNA单链占全部DNA单链的比例为2/(2n2)，即1/2n；含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为2/2n，即1/2n1。6将被15N标记的DNA分子，放入只含14N的培养基中让其进行复制，当测得含有15N的DNA分子占12.5%时，该DNA分子已复制了()A1次 B2次C3次 D4次解析：选DDNA复制是半保留复制。1个含15N的DNA分子在含14N的培养基中复制n次，则形成2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n。已知2/2n12.5%，则n4。7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，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是()解析：选D假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们呈现的比例为D图所示。8某个DNA片段由500对碱基组成，AT占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为()A330 B660C990 D1 320解析：选C500对碱基是1 000个碱基，AT占碱基总数的34%，则GC占碱基总数的66%，C占33%。由于碱基与脱氧核苷酸对应，那么胞嘧啶脱氧核苷酸占33%，为330个，复制2次共形成4个DNA，一共含有4000个脱氧核苷酸，其中的胞嘧啶脱氧核苷酸共有33041 320(个)，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为1 320330990(个)。或者看成新合成3个DNA，需要3303990个新的胞嘧啶脱氧核苷酸。9从分子水平看，生物所以有遗传现象，主要与下列哪项有关()ADNA分子的种类 B.DNA分子的数量C染色体的复制 D.DNA分子的复制解析：选DDNA是生物的主要遗传物质。生物之所以遗传，是由于遗传物质DNA遗传决定的。亲代的遗传物质DNA通过复制，随着细胞的分裂传递给后代，使后代得到亲代的遗传物质，从而表现出遗传现象。DNA复制属分子水平，而染色体是遗传物质的主要载体，是一种细胞结构，染色体的复制属细胞水平阐述。10若两条链都含32P的DNA分子的相对分子质量是M，两条链都不含32P的DNA分子的相对分子质量是N。把含一个被32P标记的DNA分子的细菌放在不含32P的培养基上，让其繁殖a代，则细菌中DNA分子的平均相对分子质量是()AN(2a2)M/ 2aBN(2a1)M/ 2aCM(2a2)N/ 2a DN(2a1)M/( 2a2)解析：选B根据DNA半保留复制特点可知，细菌繁殖a代后，形成的2a个DNA分子中，两条链都含32P的DNA分子有0个，只有一条链含32P的有2个，两条链都不含32P的有(2a2)个。一条链含32P、一条链不含32P的两个DNA分子的相对分子质量之和是NM，两条链都不含32P的DNA分子的总的相对分子质量为(2a2)N，因此所有DNA分子的总的相对分子质量为NM(2a2)NN(2a1)M。因此细菌中DNA分子的平均相对分子质量是N(2a1)M/ 2a。二、非选择题11.如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题：(1)DNA复制发生在_期，过程称为_，指出中的子链_，过程必须遵循_原则，子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有_特点。(2)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_，只含14N的DNA细胞占总细胞数的_，含15N的DNA细胞占总细胞数的_，只含15N的DNA细胞占总细胞数的_。(3)已知原来DNA中有100个碱基对，其中A 40个，复制4次，在复制过程中将需要_个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸参加。解析：(1)DNA的复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，复制时首先进行解旋，然后按照碱基互补配对原则合成子链。DNA分子复制产生的子代DNA分子中各有一条母链和一条子链，且子链与母链互补，这种复制方式是半保留复制。(2)一个DNA分子复制4次产生16个DNA分子，亲代DNA分子被15N标记，利用14N脱氧核苷酸连续复制4次，产生的子代DNA分子情况为：2个DNA分子含15N14N,14个DNA分子只含14N，没有只含 15N的DNA分子。故含14N的DNA细胞占总细胞数的100%，只含14N的占87.5%，含15N的占12.5%，没有只含15N的DNA细胞。(3)DNA分子中共有100个碱基对200个碱基。A40个，T40个，GC60个，复制4次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(241)60900(个)。答案：(1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期解旋、碱基互补配对半保留复制(2)100%875% 12.5%0(3)90012DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。(1)根据图示对三种复制作出可能的假设：如果是全保留复制，则1个DNA分子形成2个DNA分子，其中一个是_，而另一个是_。如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子各有_；如果是分散复制，则新形成的DNA分子中_。(2)请设计实验来证明DNA的复制方式。实验步骤：在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)。在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)。将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。(3)实验预测：如果与对照(14N/14N)相比，子代能分辨出两条DNA带：一条_带和一条_带，则可以排除_。如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是_。如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA密度鉴定：若子代可以分出_和_，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。解析：由题图可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的DNA分子，一个是两条子链形成的DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。答案：(1)亲代的新形成的一条链来自亲代DNA，另一条链是新形成的每条链中的一些片段是母链的，另一些片段是子链的(3)轻(14N/14N)重(15N/15N)半保留复制和分散复制全保留复制半保留复制或分散复制一条中密度带一条轻密度带中、轻半保留复制分散复制
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