1、第3节 DNA的复制 一轮复习 主要内容 1.DNA半保留复制的探究（假说-演绎法） 2.DNA复制：概念 场所 时间 结果 意义 过程 特点 条件 精确复制的原因 3.DNA复制-拓展：多起点复制 双向复制 半不连续复制 4.被标记的DNA在细胞分裂中的去向 第3节 DNA的复制 问题探讨 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文 的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种 碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的 一种可能机制”。 讨论： 1.碱基互补配对原则暗示DNA复制机制可能是怎样的？ 参考答案：碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之 间有准确的一一对应关系，暗示着D
2、NA的复制可能需要 先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合 成互补链。 问题探讨 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文 的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种 碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的 一种可能机制”。 讨论： 2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究 具有什么特点？ 参考答案：科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必 须建立在确凿的证据之上。 一、探究DNA复制方式 假说-演绎法 1.提出问题：DNA以什么方式复制？ 2.做出假设 半保留复制 全保留复制 + + 分散复制 + 3.演绎推理 若为半保留复制， 离心后的DNA分布位置如下
3、 3.演绎推理 若为全保留复制， 离心后的DNA分布位置如下 3.演绎推理 若为分散复制， 离心后的DNA分布位置如下 4.实验验证 实验结果与半保留推理结果相同。 5得出结论 DNA复制方式为半保留复制。 二、DNA分子的复制 1.概念： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNADNA 3.时间： 细胞分裂的间期（S期） 4.结果： 1个DNA复制形成2个完全相同的DNA 5.意义： 将遗传信息从亲代传递给子代，从而保证了 遗传信息的连续性。 2.场所： 真核细胞主要在细胞核中 6.DNA复制过程 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 游离的脱氧核苷酸 在在解旋酶解旋
4、酶的作用下，的作用下， 双链螺旋的双链螺旋的DNADNA打开氢打开氢 键，解开成为两条单键，解开成为两条单 链，每条单链均作为链，每条单链均作为 模板合成新的模板合成新的DNADNA。 以两条母链为模板，以两条母链为模板， 4 4种脱氧核苷酸为种脱氧核苷酸为 原料，按碱基互补原料，按碱基互补 配对原则合成为两配对原则合成为两 条新的子链。条新的子链。 一条母链一条母链和和一条子一条子 链链螺旋成为一个新螺旋成为一个新 的的DNADNA分子。分子。 解旋解旋： 合成合成： 复旋复旋： 6.DNA复制过程 7.DNA复制的特点 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 游离的脱氧核苷
5、酸 边解旋边复制 半保留复制 8.DNA复制需要的基本条件 模 板 原 料 酶 能 量 亲代DNA的两条链 游离的4种脱氧核苷酸 DNA解旋酶 DNA聚合酶等 由细胞提供 (如ATP提供) 9.DNA精确复制的原因 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。 在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子， 用、表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸 基团所处的位置(APPP或dAPPP)。 回答下列问题： （1）某种酶可催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末 端上，同时产生ADP。若用该酶把32P标记到DNA末端 上，那么带有
6、32P的磷酸基团应在ATP的_（填 “”、“”或“”）位上。 （2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料， 将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基 团应在dATP的_（填“”、“”或“”）位 上。 在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子， 用、表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸 基团所处的位置(APPP或dAPPP)。 回答下列问题： （3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标 记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养 一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成 噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体
7、所占比 例为2/n，原因是:_ 一个含有一个含有32P标记的双链标记的双链DNA分子经半保留复制后，分子经半保留复制后， 标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA 分子，因此在得到的分子，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记。个噬菌体中只有两个带有标记。 DNA复制-拓展 1）多起点复制 真核生物 DNA 的复制从多个起点开始进行，使得复 制能在较短时间内完成。 DNA复制-拓展 2）双向复制 多数生物细胞内 DNA 的复制都是从固定的起点开始 双向进行的。 DNA复制-拓展 3）半不连续复制 由于DNA聚合酶具有专一性(子链从53延伸)，而
8、DNA的2条链是反向平行的，所以在复制时一条子链 的合成是连续进行的，而另一条子链的合成是反向不 连续进行的。 DNA复制拓展 4）子链合成时需要引物 DNA 聚合酶只能延长已存在的 DNA 链，不能从头 合成 DNA 链，所以 DNA 复制时，往往先由引物酶 (具有RNA 聚合酶活性)在 DNA 模板上合成一段 RNA 作为复制的引物，DNA 聚合酶从引物游离的3 端延伸子链。 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
9、物的这种复制方式提高了复制速率 A 一个被一个被15 15N N标记的 标记的DNADNA分子，含有分子，含有m m对碱基，其中腺嘌呤为对碱基，其中腺嘌呤为a a个个 ，在含，在含14 14N N的培养基中复制 的培养基中复制n n次。次。 1.1.共产生子代共产生子代DNADNA分子分子_个；个； 2.2.子代子代DNADNA分子中，含分子中，含15 15N N的 的DNADNA分子分子_个；个； 3.3.子代子代DNADNA分子中，含分子中，含14 14N N的 的DNADNA分子分子_个；个； 4.4.子代子代DNADNA分子中，只含分子中，只含15 15N N的 的DNADNA分子分子
10、_个；个； 5.5.子代子代DNADNA分子中，只含分子中，只含14 14N N的 的DNADNA分子分子_个；个； 6.6.复制过程中共需要游离（原料）的胞嘧啶复制过程中共需要游离（原料）的胞嘧啶 _个；个； 7.7.复制第复制第n n次需要游离（原料）的胞嘧啶次需要游离（原料）的胞嘧啶 _ _个个 。 2 2n n 2 2 2 2n n 0 0 2 2n n - - 2 2 ( (2 2n n- -1 1) )( (m m- -a a) ) ( (2 2n n- -1 1) )( (m m- -a a) ) 假定某大肠杆菌含假定某大肠杆菌含14 14N N的 的DNADNA的相对分子质量为
11、的相对分子质量为a,a,若将若将 其长期培养在含其长期培养在含15 15N N的培养基中，便得到含 的培养基中，便得到含15 15N N的 的DNADNA， 相对分子质量为相对分子质量为b b。现将含。现将含15 15N N的 的DNADNA大肠杆菌再培养大肠杆菌再培养 在含在含14 14N N的培养基中，那么子二代 的培养基中，那么子二代DNADNA的相对分子质量的相对分子质量 平均为平均为( )( ) A.(a+b)/2 B.(a+b)/4 A.(a+b)/2 B.(a+b)/4 C.(3a+b)/4 D.(3b+a)/4C.(3a+b)/4 D.(3b+a)/4 C C 1. 某基因的一
12、个片段在解旋时，某基因的一个片段在解旋时，a链发生差错，链发生差错，C变变 为为G，该基因复制，该基因复制3次后，发生突变的基因占全部基次后，发生突变的基因占全部基 因的（因的（ ） A100 B50 C25 D125 B 2. 7-乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶（乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶（C）配对而与胸腺嘧啶（）配对而与胸腺嘧啶（T ）配对某）配对某DNA分子中腺嘌呤（分子中腺嘌呤（A）占碱基总数的）占碱基总数的30%， 其中的鸟嘌呤（其中的鸟嘌呤（G）全部被）全部被7-乙基化，该乙基化，该DNA分子正常复分子正常复 制产生的两个制产生的两个DNA分子，其中一个分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶（分子中胸
13、腺嘧啶（ T）占碱基总数的）占碱基总数的45%，另一个，另一个DNA分子中鸟嘌呤（分子中鸟嘌呤（G） 所占比例为（所占比例为（ ） A、10% B、20% C、30% D、45% B 3.若亲代DNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基 变成了5-溴尿嘧啶（BU）诱变后的DNA分子连续进 行2次复制，得到4个子代DNA分子如图所示，则BU替 换的碱基可能是（ ） A.腺嘌呤 B.胸腺嘧啶或腺嘌呤 C.胞嘧啶 D.鸟嘌呤或胞嘧啶 C 4.5-BrU(5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶)既可以与既可以与A配对，又可以与配对，又可以与C配对。将配对。将 一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有一个正常的具有分裂能力
14、的细胞，接种到含有A、G、C、T 、5-BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复 制后，才能实现细胞中某制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从分子某位点上碱基对从TA到到 GC的替换（的替换（ ） A2次次 B3次次 C4次次 D5次次 B 被标记的DNA在细胞分裂中的去向 被标记的DNA情况较多： 情况1.一个细胞中的所有DNA的两条链被标记，在不含标记 的原料中分裂 情况2：一个细胞中的所有DNA的一条链被标记，在不含标 记的原料中分裂 情况3：一个细胞中的一条染色体DNA的两条链被标记，在 不含标记的原料中分裂 情况4：一个
15、细胞中的所有DNA没有标记，在含有标记的原 料中分裂 . 下面仅以情况1为例进行讨论，举一反三则可知其他情况。 后面配有5个相关习题，叧有自己多练，才可真正理解。 一个含有2n条染色体的细胞，其染色体DNA的两条链都被标记， 在不含有标记的原料中进行有丝分裂。 前中期 后期 子细胞 染色体 总数 2n 4n 2n 标记染 色体数 2n 4n 2n 标记单 体数 4n(每条染色体的两 个单体都被标记) 0 0 标记 DNA数 4n(每个DNA的一条 链被标记) 4n(每个DNA的一 条链被标记) 2n(每个DNA的一 条链被标记) 见证奇迹的时刻就在第二次有丝分裂的后期。2n条染色体没 有标记，
16、2n条染色体有标记，走向细胞一极的2n条染色体可以 是都有标记的染色体，走向细胞另一极的2n条染色体就是都没有 标记的染色体。这样就形成了一个带有标记的子细胞和一个没有 标记的子细胞。然而这是一种小概率事件，常収生的情况是，走 向细胞一极的2n条染色体既有标记的染色体，也有不带标记的染 色体，这样形成的两个子细胞就都会带有标记。 前中期 后期 子细胞 染色体 总数 2n 4n 2n 标记染 色体数 2n 2n 02n 标记单 体数 2n(每条染色体的 一个单体都被标记) 0 0 前中期 后期 子细胞 标记 DNA数 2n(每条染色体的一 个单体上的DNA的一 条链被标记) 2n个DNA不含标记
17、 2n(每条染色体上的一 个单体上的DNA的一 条链被标记） 2n个DNA不含标记 02n 一个含有2n条染色体的细胞，其染色体DNA的两条链都被标记， 在不含有标记的原料中进行减数分裂。 前中期 后期 子细胞 染色体 总数 2n(n对) 2n(n对) n 标记染 色体数 2n(n对) 2n(n对) n 标记单 体数 4n(每条染色体的两个单 体都被标记) 4n(每条染色体的两 个单体都被标记) 2n(每条染色体的 两个单体都被标记) 标记 DNA数 4n(每个DNA的一条链 被标记) 4n(每个DNA的一条 链被标记) 2n(每个DNA的一 条链被标记) 前中期 后期 子细胞 染色体 总数
18、n条 2n n 标记染 色体数 n 2n(n对) n 标记单 体数 2n(每条染色体的两个单 体都被标记) 0 0 标记 DNA数 2n(每个DNA的一条链 被标记) 2n(每个DNA的一条 链被标记) n(每个DNA的一条 链被标记) 一个含有2n条染色体的细胞，其染色体DNA的两条链都被标记， 在不含有标记的原料中进行连续两次分裂，产生个子细胞。 1.若进行有丝分裂，则含有标记的子细胞数为或或 2.若进行减数分裂，则含有放射性的子细胞数为。 一个细胞中最多有2n条染色体被标记 每个细胞中有n条染色体被标记 1.用32P标记了玉米体细胞（ 含20条染色体）的DNA分子 双链，再将这些细胞转入
19、不含32P的培养基中培养，在第 二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数 和被标记的染色体条数分别是（ ） A.中期20和20，后期40和20 B.中期20和10，后期40和20 C.中期20和20，后期40和10 D.中期20和10，后期40和10 A 2.将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞（染色 体数为2N）置亍不含32P的培养基中培养。经过连续两次 细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的情况。下列 推断正确的是（ ） A若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为 B若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为 1 C若子细胞中的染色体都含32P，则一
20、定进行有丝分裂 D若子细 B 3.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基 中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中 继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（ ） A.每条染色体的两条单体都被标记 B.每条染色体中都叧有一条单体被标记 C.叧有半数染色体中一条单体被标记 D.每条染色体的两条单体都不被标记 B 4.用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子 双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其 分裂第一次至第N次，若一个细胞中的染色体总条数和被 32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则这至少是（ ）次分裂的分离期。 A.第一 B.第二
21、 C.第三 D. 第四 C 5.在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会叏代 胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种 荧光染料对复制后的染色体进行染色，収现含半标记DNA （一条链被标记）的染色单体収出明亮荧光，含全标记 DNA（两条链均被标记）的染色单体荧光被抑制（无明亮 荧光）。若将一个细胞置亍含BrdU的培养液中，培养到 第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的 是( ) A.1/2的染色体荧光被抑制 B.1/4的染色单体収出明亮荧光 C.全部DNA分子被BrdU标记 D.3/4的DNA单链被BrdU标记 D 6.若某二倍体高等动物（2n=4）的基因型为DdEe，其 1个精原细胞（DNA被32P全部标记）在培养液中培养 一段时间，分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示， 图中细胞有2条染色体DNA含有32P。 下列叙述错误的是（ ） A.形成图中细胞的过程中収生了 基因突变 B.该精原细胞至多形成4种基因 型的4个精细胞 C.图中细胞为处亍减数第二次分 裂后期的次级精母细胞 D.该精原细胞形成图中细胞的过 程中至少经历了两次胞质分裂 B
