1、1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
2、 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。23DNA 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
3、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
4、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31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
5、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
6、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4DNA 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(2 n2)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(2 n1 2)条消耗脱氧核
7、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
8、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。53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
9、 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
10、胞溶胶C原料是氨基酸 D方式是半保留复制解析：选 D DNA 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6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
11、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；2 2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 DN
12、A 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
13、C6 次 D7 次7解析：选 B DNA 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 A 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
14、，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 B 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。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( )A1 B2C4 D8
15、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83H 标记的培养液中完成第一次分裂后，每条染色体的 DN
16、A 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 A DNA 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
17、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，
18、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( )9A200 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
19、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(2 21)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( )A1/2 n,1/2n B1/2 n,1/2n1C1/2 n,1/2n1 D1/2 n1, 1/2n解析：选 B DNA 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/(2
20、n2)，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 D DNA 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
21、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 B66010C990 D
22、1 320解析：选 C 500 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.DN
23、A 分子的复制解析：选 D DNA 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( )A N(2a2) M/
24、 2aB N(2a1) M/ 2aC M(2a2) N/ 2a D N(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(2 a2)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N M，两条链都不含 32P 的 DNA 分子的总的相对分子质量为(2 a2) N，因此所有 DNA 分子的总的相对分子质量为 N M(2 a2) N N(2a1) M。因此细菌中 DNA 分子的平
25、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11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
26、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 15N 14N,14 个 DNA 分子只含 14N，没有只含
27、 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(2 41)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
28、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)。12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
29、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
