高中生物第三章遗传的分子基础第三节遗传信息的传递教案浙科
版必修2
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。
一、探究DNA的复制过程 1.实验方法：同位素示踪法。 2.实验原理
(1)含N的双链DNA密度较大，离心后的条带应分布于离心管的下部。 (2)含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。
(3)两条链分别含N和N的双链DNA密度介于双链均含N的DNA和双链均含N的DNA之间，离心后的条带应分布于离心管的中部。 3.实验过程
(1)大肠杆菌在以NH4Cl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NH4Cl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，即分别取完成一次细胞分裂和两次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(如图示)
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(1)离心管a：立即取出提取DNA→离心→离心管底部(N－N－DNA)。 (2)离心管b：繁殖一代后取出提取DNA→离心→离心管中部(N－N－DNA)。
(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(N－N－DNA和N－N－DNA)。
5.实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。
例1 在氮源为N和N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为N－DNA(相对分
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子质量为a)和N－DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含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( )
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A.Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是N，另一条链是N 115
B.Ⅱ代细菌含N的DNA分子占全部DNA分子的
47a＋b
C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为
8D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制 答案 B 解析
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N－DNA在N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N
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的DNA链和一条N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N－DNA分子和N、
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N—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
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部。含N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
27a＋b
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。
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例2 (2024·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( )
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 314
C.试管③中含有N的DNA占
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D.本实验是科学家对DNA复制方式假设的验证 答案 D
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N 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：产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。 2.DNA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种脱氧核苷酸为原料，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。 3.复制的条件
模板：亲代DNA解旋产生的两条母链。 原料：游离的四种脱氧核苷酸。 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＝一条母链＋一条新子链。 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。 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
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答案 A
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。
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H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H B.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含H C.每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含H
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H 答案 A
解析 若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含H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H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：
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3
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(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 (2024·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2·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2
n－1n
·m个胸腺嘧啶
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D.无论是双链DNA还是单链DNA，(A＋G)所占的比例均是 2答案 C
解析 具有1 000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2个，因此需要(2－1)·m个胸腺嘧啶，其第n次复制DNA数由2个，这一过程需要(2－2
n
n－1
n
n
n－1
个变为2
n
)·m＝2
n－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11
(A＋G)所占的比例为，单链DNA中该比值不一定为，D项错误。
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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 答案 B
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。
2.用N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子；a只含N，b同时含N和N，c只含N，如下图，这三种DNA分子的比例正确的是( )
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答案 D
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
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