第18講DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì)（2）1提出問題DNA以什么方式復(fù)制？2作出假設(shè)Q1:若要探究復(fù)制方式，關(guān)鍵要觀察什么結(jié)果？區(qū)分母鏈和子鏈(區(qū)分親代和子代DNA)(2)全保留復(fù)制新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的復(fù)制一次親代DNA子代DNA(1)半保留復(fù)制(沃森和克里克提出）形成的分子一半是新的，一半是舊的復(fù)制一次親代DNA子代DNA實(shí)驗(yàn)者：實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)方法：大腸桿菌（繁殖快，20min一代）同位素標(biāo)記技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)實(shí)驗(yàn)過程：讓大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長若干代美國生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾實(shí)驗(yàn)原理：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中分離開含有不同N元素的DNA。高密度帶中密度帶低密度帶15N14N15N15N14N14N1提出問題2作出假設(shè)3演繹推理（1）半保留復(fù)制15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:15N15N14N復(fù)制（2）全保留復(fù)制15N15N15N15N14N14N14N14N15N15N14N復(fù)制14N復(fù)制14N復(fù)制1提出問題2作出假設(shè)3演繹推理4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:細(xì)胞再

分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心排除DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制1提出問題2作出假設(shè)3演繹推理4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證14N復(fù)制14N復(fù)制4實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制(3）彌散復(fù)制P:細(xì)胞再

分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心高密度帶中密度帶中密度帶15N14N15N14N考點(diǎn)二DNA的復(fù)制及基因的本質(zhì)

1．核心概念半保留復(fù)制：DNA復(fù)制時(shí)，新合成的每個(gè)DNA分子中都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。(必修2P53)2．復(fù)制的推測(cè)沃森和克里克提出假說：DNA分子復(fù)制方式為半保留復(fù)制。3．復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)液中連續(xù)復(fù)制n次，則：①子代DNA共2n個(gè)含15N的DNA分子：

個(gè)只含15N的DNA分子：

個(gè)含14N的DNA分子：

個(gè)只含14N的DNA分子：

個(gè)②脫氧核苷酸鏈共2n＋1條含15N的脫氧核苷酸鏈：

條含14N的脫氧核苷酸鏈：

條202n(2n－2)2(2n＋1－2)2.DNA分子復(fù)制過程中消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為__________。②第n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為

。m·(2n－1)m·2n－1①包括所有的復(fù)制，②只包括最后一次復(fù)制。1．(生命觀念)準(zhǔn)確把握DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算問題(1)復(fù)制次數(shù)：“DNA復(fù)制了n次”和“第n復(fù)制”的區(qū)別是前者包括所有的復(fù)制，后者只包括最后一次復(fù)制。(2)堿基數(shù)目：堿基的數(shù)目單位是“對(duì)”還是“個(gè)”。(3)復(fù)制模板：在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩條。(4)關(guān)鍵詞語：看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。以親代DNA為模板合成子代DNA的過程利用能量，在解旋酶作用下，DNA雙鏈解開以解開的每一段母鏈為模板在DNA聚合酶等酶的作用下利用細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞：

DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。主要在細(xì)胞核中，但在線粒體、葉綠體也有DNA的復(fù)制；原核細(xì)胞：主要在擬核中，在質(zhì)粒處也

有DNA的復(fù)制。細(xì)胞分裂前的間期(有絲分裂前的間期、減數(shù)分裂前的間期)，隨著染色體的復(fù)制而完成。1概念：2DNA復(fù)制場所3發(fā)生時(shí)期(真核生物)4過程與條件解旋酶解開的每一條母鏈脫氧核苷酸DNA聚合酶5復(fù)制特點(diǎn)（1）邊解旋邊復(fù)制（2）半保留復(fù)制加快復(fù)制速度，減少DNA突變可能保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行6精確復(fù)制的原因（1）DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；（2）堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。7復(fù)制的意義你認(rèn)為DNA復(fù)制會(huì)百分之百準(zhǔn)確嗎？如果復(fù)制出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能會(huì)產(chǎn)生什么影響？會(huì)出錯(cuò)，可能導(dǎo)致基因突變，引起生物體性狀的改變。將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的連續(xù)性。易錯(cuò)點(diǎn)拔明確DNA復(fù)制、“剪切”與“水解”中的四種酶DNA聚合酶不能催化DNA新鏈從頭合成，只能催化dNTP加入核苷酸鏈的3'-OH末端。因而復(fù)制之初需要一段RNA(DNA)引物的3’一OH端為起點(diǎn)，合成5’→3’方向的新鏈。模

板

鏈：3’→5’合成子鏈方向：5’→3’DNA聚合酶只能從引物3′端延伸DNA鏈熱圖分析2．(生命觀念)DNA復(fù)制的易錯(cuò)點(diǎn)(1)場所：細(xì)胞核是DNA復(fù)制的主要場所，線粒體、葉綠體、原核細(xì)胞也可以DNA復(fù)制。(2)酶：DNA中氫鍵斷裂由解旋酶催化，需要ATP供能，也可加熱斷裂(體外)；而氫鍵是自動(dòng)形成的，不需要酶和能量。(3)起點(diǎn)：真核生物中，一般是多起點(diǎn)DNA復(fù)制；原核生物中，一般是一個(gè)起點(diǎn)。(4)方向：真核生物和原核生物，一般都是雙向DNA復(fù)制。①多復(fù)制起點(diǎn)②雙向復(fù)制③半不連續(xù)復(fù)制意義：提高了復(fù)制速率，減少了變異的發(fā)生。熱圖分析復(fù)

制

原

點(diǎn)復(fù)制原點(diǎn)處的A和T特別多，相對(duì)氫鍵少，不穩(wěn)定，DNA容易解旋。DNA分子復(fù)制時(shí)不是隨機(jī)起始的，而是從特定的位點(diǎn)開始的，這一特定的位點(diǎn)叫做復(fù)制原點(diǎn)。想想復(fù)制原點(diǎn)是含A和T多，還是G和C多？真核細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的復(fù)制原點(diǎn)①多復(fù)制起點(diǎn)②雙向復(fù)制③半不連續(xù)復(fù)制圖中的復(fù)制環(huán)大小不一，因?yàn)樗鼈兊膹?fù)制時(shí)間有先后，右側(cè)最早，左側(cè)最晚。意義：提高了復(fù)制速率，減少了變異的發(fā)生。熱圖分析(2)原核細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的復(fù)制原點(diǎn)復(fù)

制

原

點(diǎn)1.將在14N培養(yǎng)基中連續(xù)多代培養(yǎng)的細(xì)菌轉(zhuǎn)移到15N培養(yǎng)基中,培養(yǎng)兩代后提取DNA進(jìn)行密度梯度離心,實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)為B如圖為DNA復(fù)制可能的三種方式，甲組實(shí)驗(yàn)用15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA后，將細(xì)菌放在只含14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，提取子代細(xì)菌的DNA進(jìn)行離心分析；乙組實(shí)驗(yàn)用甲組培養(yǎng)的子代細(xì)菌放在只含14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，提取子代細(xì)菌的DNA進(jìn)行離心分析。下列有關(guān)甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論的分析，正確的是（）只分析甲組離心管中條帶的數(shù)量與位置可證明或排除假說1只分析乙組離心管中條帶的數(shù)量與位置可證明或排除假說3若甲組和乙組離心管中條帶的位置不同，可證明假說1若甲組和乙組離心管中條帶數(shù)目不同，可證明假說2D2.14N和15N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。為探究DNA復(fù)制的方式，科學(xué)家先用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，繁殖若干代得到的大腸桿菌，其DNA幾乎都被15N標(biāo)記；再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。收集不同時(shí)期的大腸桿菌，提取DNA并進(jìn)行離心處理，離心后試管中DNA的位置如圖所示。下列推測(cè)不合理的是A.子代DNA的兩條鏈可能都含有15NB.1號(hào)帶中的DNA的氮元素都是14NC.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制D.3號(hào)帶的DNA為親代大腸桿菌的DNAA7.(2022·廣東高三模擬)一個(gè)被15N標(biāo)記的、含1000個(gè)堿基對(duì)的DNA分子片段，其中一條鏈中T＋A占30%，若將該DNA分子放在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制3次，相關(guān)敘述正確的是A.該DNA分子的另一條鏈中T＋A占70%B.該DNA分子中含有A的數(shù)目為400個(gè)C.該DNA分子第3次復(fù)制時(shí)需要消耗2800個(gè)GD.經(jīng)3次復(fù)制后，子代DNA分子中含14N的比例為7/8C3.(2021·浙江，14)含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為A.240個(gè) B.180個(gè)

C.114個(gè) D.90個(gè)B4.(2021·遼寧，7)下列有關(guān)細(xì)胞內(nèi)的DNA及其復(fù)制過程的敘述，正確的是A.子鏈延伸時(shí)游離的脫氧核苷酸添加到3′－端B.子鏈的合成過程不需要引物參與C.DNA每條鏈的5′－端是羥基末端D.DNA聚合酶的作用是打開DNA雙鏈A4.(2018·海南，15)現(xiàn)有DNA分子的兩條單鏈均只含有14N(表示為14N14N)的大腸桿菌，若將該大腸桿菌在含有15N的培養(yǎng)基中繁殖兩代，再轉(zhuǎn)到含有14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，則理論上DNA分子的組成類型和比例分別是A.有15N14N和14N14N兩種，其比例為1∶3B.有15N15N和14N14N兩種，其比例為1∶1C.有15N15N和14N14N兩種，其比例為3∶1D.有15N14N和14N14N兩種，其比例為3∶1D4．下圖為DNA分子的復(fù)制方式模式圖，圖中“→”表示復(fù)制方向。下列敘述錯(cuò)誤的是

A．DNA分子復(fù)制時(shí)，子鏈的延伸方向是相同的B．除圖示酶外，DNA分子復(fù)制還需DNA聚合酶等C．由圖可知，DNA分子復(fù)制為單向復(fù)制D．解旋含G—C堿基對(duì)較多區(qū)域時(shí)，消耗的能量相對(duì)較多C5.(2022·泰安月考)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5000個(gè)堿基對(duì)組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3×104B．復(fù)制過程需要2.1×104個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸C．含有放射性的子代DNA分子的兩條鏈都有放射性D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為1∶3C6.(2022·江門高三月考)某DNA分子片段中共含有3000個(gè)堿基，其中腺嘌呤占35%?，F(xiàn)將該DNA分子片段用15N同位素標(biāo)記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復(fù)制3次，將全部復(fù)制產(chǎn)物進(jìn)行密度梯度離心，得到圖甲結(jié)果；如果將全部復(fù)制產(chǎn)物加入解旋酶處理后再離心，則得到圖乙結(jié)果。下列有關(guān)分析正確的是

(

)A．X層與Y層中DNA分子質(zhì)量比大于1∶3B．Y層中含15N標(biāo)記的鳥嘌呤有3600個(gè)C．第二次復(fù)制結(jié)束時(shí)，含14N的DNA分子占1/2D．W層與Z層的核苷酸數(shù)之比是4∶1C1.(2021·山東，5)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將含有基因修飾系統(tǒng)的T－DNA插入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上，在該修飾系統(tǒng)的作用下，一個(gè)DNA分子單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁，脫氨基過程在細(xì)胞M中只發(fā)生一次。將細(xì)胞M培育成植株N。下列說法錯(cuò)誤的是A.N的每一個(gè)細(xì)胞中都含有T－DNAB.N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4C.M經(jīng)n(n≥1)次有絲分裂后，脫氨基位點(diǎn)為A－U的細(xì)胞占1/2nD.M經(jīng)3次有絲分裂后，含T－DNA且脫氨基位點(diǎn)為A－T的細(xì)胞占1/2D2.(2021·浙江，22)在DNA復(fù)制時(shí)，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對(duì)，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對(duì)復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍(lán)色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍(lán)色?，F(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，取根尖用Giemsa染料染色后，觀察分生區(qū)細(xì)胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測(cè)錯(cuò)誤的是A.第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色B.第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同C.第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4D.根尖分生區(qū)細(xì)胞經(jīng)過若干個(gè)細(xì)胞周期后，還能觀察到深藍(lán)色的染色單體C3.復(fù)制叉是復(fù)制時(shí)雙鏈打開，分成兩股，各自作為模板，子鏈沿模板延長所形成的Y字型結(jié)構(gòu)(如圖)，復(fù)制叉從復(fù)制起始點(diǎn)開始沿著DNA鏈有序移動(dòng)。DNA甲基化會(huì)引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式發(fā)生改變。下列敘述正確的是

A．解旋酶使DNA雙鏈完全打開后再進(jìn)行復(fù)制B．DNA聚合酶發(fā)揮作用需要母鏈提供合成模板C．DNA以兩條鏈為模板進(jìn)行復(fù)制可提高復(fù)制速率D．甲基化修飾DNA鏈不會(huì)影響復(fù)制叉的有序移動(dòng)B8.將馬蛔蟲(2n＝4)的甲、乙兩個(gè)精原細(xì)胞核DNA雙鏈用32P標(biāo)記，接著置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，在特定的條件下甲細(xì)胞進(jìn)行兩次連續(xù)的有絲分裂