2024-2025学年高一生物必修2 第3章 第3节 DNA的复制.docx

第3节DNA的复制

[学习目标]1.运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留的方式进行复制。2.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。

一、对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据

1．对DNA复制的推测

(1)半保留复制

①提出者：沃森和克里克。

②观点：DNA复制方式为半保留复制。

③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。

④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。

(2)全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。

2．DNA半保留复制的实验证据

(1)实验方法：同位素标记技术和密度梯度离心技术。

(2)实验原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的N元素的DNA。

(3)探究DNA的复制方式

①提出问题：DNA以什么方式复制？

②作出假设：DNA以半保留方式复制。

③演绎推理(预期实验结果)

离心后应出现三条DNA带；

a．重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。

b．中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。

c．轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。

④实验验证

实验结果

条带数量

在试管中位置

DNA含N情况

亲代

1

靠近试管底部

15N/15N－DNA

第一代

1

位置居中

15N/14N－DNA

第二代

2

一条带位置居中，一条带位置靠上

15N/14N－DNA、14N/14N－DNA

⑤实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。

判断正误

(1)沃森和克里克以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制()

(2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法()

答案(1)×(2)√

提示(1)梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制。

任务一：探究DNA的复制方式

科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代复制品的每条链中)，如图所示。

请据图回答下列问题：

(1)用什么技术区分来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链？

提示同位素标记技术。

(2)如何测定子代DNA带有同位素的情况？

提示对DNA进行离心，观察其在离心管中的分布。

(3)若DNA复制的方式是全保留复制，请你预期实验结果并完善表格：

大肠杆菌

DNA在离心管中的位置及比例

DNA分子所含N的类型

亲代

下部，100%

15N/15N－DNA

第一代

下部50%，上部50%

15N/15N－DNA、14N/14N－DNA

第二代

下部25%，上部75%

15N/15N－DNA、14N/14N－DNA

(4)若DNA复制的方式是分散复制，则第一代和第二代出现条带的数量及位置如何？

提示第一代只出现1条中带，第二代只出现1条位于中带和轻带之间的条带。

(5)科学家的实验结果显示第一代只出现一条中带，这个结果排除了哪种复制方式？

提示排除了全保留的复制方式。

(6)科学家的实验结果显示第二代出现了一条中带和一条轻带，这个结果可以进一步将哪种复制方式排除掉？

提示排除了分散复制的方式。

1.某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是()

A．本活动运用了同位素标记技术和离心技术

B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的

C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N－DNA

D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制

答案B

解析分析图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误。

2．将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是()

A．细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层

B．细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层

C．细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层

D．该