2018-2019學年高中生物 第三章 遺傳的分子基礎 第三節(jié) 遺傳信息的傳遞學案 浙科版必修2.doc

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第三節(jié)　遺傳信息的傳遞 [學習目標]　1.了解對DNA分子復制的推測及實驗證據(jù)。2.歸納DNA分子的復制過程，并探討DNA復制的生物學意義。 一、探究DNA的復制過程 1.實驗方法：同位素示蹤法。 2.實驗原理 (1)含15N的雙鏈DNA密度較大，離心后的條帶應分布于離心管的下部。 (2)含14N的雙鏈DNA密度較小，離心后的條帶應分布于離心管的上部。 (3)兩條鏈分別含15N和 14N的雙鏈DNA密度介于雙鏈均含15N的DNA和雙鏈均含14N的DNA之間，離心后的條帶應分布于離心管的中部。 3.實驗過程 (1)大腸桿菌在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖若干代。 (2)將上述大腸桿菌轉到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。 (3)在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，即分別取完成一次細胞分裂和兩次細胞分裂的大腸桿菌，并將其中的DNA分子分離出來。 (4)將提取的DNA進行密度梯度超速離心和分析，記錄離心后離心管中DNA的位置。 4.實驗結果(如圖示) (1)離心管a：立即取出提取DNA→離心→離心管底部(15N－15N－DNA)。 (2)離心管b：繁殖一代后取出提取DNA→離心→離心管中部(15N－14N－DNA)。 (3)離心管c：繁殖二代后取出提取DNA→離心→離心管上部和離心管中部(14N－14N－DNA和15N－14N－DNA)。 5.實驗結論：DNA的復制方式為半保留復制。 例1　在氮源為14N和15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子分別為14N－DNA(相對分子質量為a)和15N－DNA(相對分子質量為b)。將親代大腸桿菌轉移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用某種離心方法分離得到的結果如圖所示。下列對此實驗的敘述不正確的是(　　) A.Ⅰ代細菌DNA分子中一條鏈是14N，另一條鏈是15N B.Ⅱ代細菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的 C.預計Ⅲ代細菌DNA分子的平均相對分子質量為 D.上述實驗結果證明DNA復制方式為半保留復制 答案　B 解析　15N－DNA在14N的培養(yǎng)基上進行第一次復制后，產(chǎn)生的兩個子代DNA分子均含有一條15N的DNA鏈和一條14N的DNA鏈。這樣的DNA用離心法分離后，應該全部處在試管的中部。Ⅰ代的兩個DNA分子再分別進行復制，它們所產(chǎn)生的兩個子代DNA分別為全14N－DNA分子和14N、15N—DNA分子。此時，將該DNA作離心處理，產(chǎn)生的DNA沉淀應該分別位于試管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的。培養(yǎng)一個大腸桿菌，則其Ⅲ代細菌DNA分子共有8個，各條鏈的相對分子質量之和為(7a＋b)，平均相對分子質量為。 例2　(2018杭州模擬)如圖為科學家設計的DNA 合成的同位素示蹤實驗，利用大腸桿菌來探究DNA 的復制過程，下列說法正確的是(　　) A.從獲得試管①到試管③，細胞內的染色體復制了兩次 B.用噬菌體代替大腸桿菌進行實驗，提取DNA 更方便 C.試管③中含有14N 的DNA占 D.本實驗是科學家對DNA 復制方式假設的驗證 答案　D 解析　大腸桿菌細胞內沒有染色體，A 錯誤；噬菌體是營寄生生活的，不能在培養(yǎng)液中繁殖，不能代替大腸桿菌進行實驗，B 錯誤；試管③中含有14N 的DNA 占100%，C錯誤；本實驗是對DNA半保留復制的驗證實驗，D正確。 二、DNA分子復制的過程 1.概念：產(chǎn)生兩個跟親代DNA完全相同的新DNA分子的過程。 2.DNA復制的過程 (1)解旋：在解旋酶作用下，DNA分子兩條鏈的配對堿基之間的氫鍵斷裂，堿基暴露出來，形成兩條“模板鏈”(母鏈)。 (2)合成子鏈：以每一條母鏈為模板，在DNA聚合酶作用下，利用游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，合成與母鏈互補的子鏈。 (3)形成子代DNA：延伸子鏈，母子鏈盤繞成雙螺旋結構。結果，一個DNA分子形成兩個完全相同的子代DNA分子。 3.復制的條件 模板：親代DNA解旋產(chǎn)生的兩條母鏈。 原料：游離的四種脫氧核苷酸。 酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶。 能量：ATP。 4.復制的特點：半保留復制，即子代DNA雙鏈＝一條母鏈＋一條新子鏈。 5.意義：將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。 歸納總結　對DNA復制的理解 (1)DNA復制的場所：主要場所是細胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體中也能進行DNA復制。 (2)能夠進行DNA復制的生物：一切以DNA為遺傳物質的生物。 (3)真核生物細胞核中DNA復制發(fā)生的時間：在體細胞中發(fā)生在有絲分裂間期；在有性生殖過程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期。 (4)復制所需的酶是指一個酶系統(tǒng)。 ①解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。 ②DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。 例3　下列關于DNA復制條件的敘述，不正確的是(　　) A.DNA復制時只有DNA的一條鏈作模板 B.以4種游離的脫氧核苷酸為原料 C.DNA復制過程需要消耗能量 D.沒有酶的催化，細胞DNA復制無法進行 答案　A 解析　DNA復制是指DNA分子利用細胞提供的能量，在解旋酶的作用下將雙鏈解開，以解開的兩條鏈為模板，在DNA聚合酶作用下，利用細胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，合成與母鏈互補的子鏈，每條子鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結構，最終形成與親代DNA分子相同的子代DNA的過程。 例4　(2017浙江4月選考)若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細胞置于含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，培養(yǎng)至第二次分裂中期。下列敘述正確的是(　　) A.每條染色體中的兩條染色單體均含3H B.每個DNA 分子的兩條脫氧核苷酸鏈均含3H C.每個 DNA 分子中均只有一條脫氧核苷酸鏈含3H D.每條染色單體均只有一個DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈含3H 答案　A 解析　若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細胞置于含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，在間期的S期時DNA復制1次，所以第一次細胞分裂完成后得到的2個子細胞都是每一條染色體的DNA都只有1條鏈被標記，培養(yǎng)至第二次分裂中期，每條染色體中的兩條染色單體均含3H標記。 特別提醒　DNA分子復制特點及子代DNA存在位置與去向 (1)復制特點——半保留復制，即新DNA分子總有一條鏈來自親代DNA(即模板鏈)，另一條鏈(子鏈)由新鏈構建而成。 (2)2個子代DNA位置：當一個DNA分子復制后形成兩個新DNA分子后，這兩個新DNA恰位于兩條姐妹染色單體上，且由著絲粒連在一起，即： (3)2個子代DNA去向：在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲粒分開，分別進入兩個子細胞中。 例5　(2018杭州五校聯(lián)考)下列關于DNA的相關計算，正確的是(　　) A.具有1 000個堿基對的DNA，腺嘌呤有600個，則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個 B.具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，復制n次后共需2nm個胸腺嘧啶 C.具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復制需要2n－1m個胸腺嘧啶 D.無論是雙鏈DNA還是單鏈DNA，(A＋G)所占的比例均是 答案　C 解析　具有1 000個堿基對的DNA，腺嘌呤有600個，則DNA中含胞嘧啶400個，因此一條鏈上的胞嘧啶數(shù)可為0～400個，A項錯誤；具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，復制n次后DNA數(shù)由1個變?yōu)?n個，因此需要(2n－1)m個胸腺嘧啶，其第n次復制DNA數(shù)由2n－1個變?yōu)?n個，這一過程需要(2n－2n－1)m＝2n－1m個胸腺嘧啶，B項錯誤，C項正確；只有在雙鏈DNA中才遵循卡伽夫法則，即A＝T、G＝C，在單鏈DNA中不存在這一關系，因此只有雙鏈DNA中(A＋G)所占的比例為，單鏈DNA中該比值不一定為，D項錯誤。 1.保證準確無誤地進行DNA復制的關鍵步驟是(　　) A.解旋酶促使DNA的兩條鏈分離 B.游離的脫氧核苷酸與母鏈堿基進行互補配對 C.配對的脫氧核苷酸之間連接成與母鏈互補的子鏈 D.模板母鏈與互補子鏈盤繞成雙鏈結構 答案　B 解析　DNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供模板；堿基具有互補配對的能力，能夠使復制準確無誤。 2.用15N標記細菌的DNA分子，再將它們放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖四代，a、b、c為三種DNA分子；a只含15N，b同時含14N和15N，c只含14N，如下圖，這三種DNA分子的比例正確的是(　　) 答案　D 3.DNA分子復制時，解旋酶作用的部位應該是(　　) A.腺嘌呤與鳥嘌呤之間的氫鍵 B.腺嘌呤與胸腺嘧啶之間的氫鍵 C.脫氧核糖與含氮堿基之間的化學鍵 D.脫氧核糖與磷酸之間的化學鍵 答案　B 解析　DNA復制過程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把兩條螺旋的雙鏈解開，破壞的是A與T、G與C之間的氫鍵。 4.細菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取其子代的DNA經(jīng)高速離心分離，如圖①～⑤為可能的結果，下列敘述錯誤的是(　　) A.第一次分裂的子代DNA應為⑤ B.第二次分裂的子代DNA應為① C.第三次分裂的子代DNA應為③ D.親代的DNA應為⑤ 答案　A 解析　親代DNA為15N－15N，經(jīng)第一次復制所形成的子代DNA應均為15N－14N，應如圖②所示。 5.科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內容及結果見下表。 組別 1組 2組 3組 4組 培養(yǎng)液中 唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代數(shù) 多代 多代 一代 兩代 培養(yǎng)產(chǎn)物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并離心 離心結果 僅為輕帶(14N/14N) 僅為重帶(15N/15N) 僅為中帶(15N/14N) 輕帶(14N/14N) 中帶(15N/14N) 請分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部被15N標記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過__________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的__________是唯一氮源。 (2)綜合分析本實驗的DNA離心結果，第________組結果對得到結論起到了關鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是________________________。 (3)分析討論： ①若B的子Ⅰ代DNA的離心結果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自于________，據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是________復制。 ②若將B的子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結果__________(填“能”或“不能”)判斷DNA的復制方式。 ③若在同等條件下將B的子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結果是：密度帶的數(shù)量和位置____________________________________________。 ④若某次實驗的結果中，B的子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實驗結果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N中有少部分含________。 答案　(1)多　15N(15NH4Cl) (2)3　1　2　半保留復制 (3)①B　半保留?、诓荒堋、蹧]有變化?、?5N 解析　在探究DNA分子的復制方式為半保留復制的實驗中，“重帶”應為兩條單鏈均被15N標記，“輕帶”為兩條單鏈均被14N標記，“中帶”為一條單鏈被14N標記，另一條單鏈被15N標記。 [對點訓練] 題組一　探究DNA的復制過程 1.1958年，科學家以大腸桿菌為實驗材料進行實驗(如圖)，證實了DNA是以半保留方式復制的。②、③、④、⑤試管是模擬可能出現(xiàn)的結果。下列相關推論正確的是(　　) 培養(yǎng)條件與方法： (1)在含15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)若干代，使DNA雙鏈均被15N標記(試管①)。 (2)轉至14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，每30分鐘繁殖一代。 (3)取出每代DNA樣本，并離心分層。 A.該實驗運用了同位素標記法，出現(xiàn)④的結果至少需要90分鐘 B.③是轉入14N培養(yǎng)基中復制一代的結果，②是復制二代的結果 C.對得到DNA以半保留方式復制結論起關鍵作用的是試管③結果 D.給試管④中加入解旋酶一段時間后離心出現(xiàn)的結果如試管⑤所示 答案　C 解析　該實驗運用了同位素標記法，根據(jù)DNA半保留復制特點可知，④是復制二代的結果，因此出現(xiàn)④的結果至少需要60分鐘，A錯誤；根據(jù)DNA半保留復制特點可知，③是轉入14N培養(yǎng)基中復制一代的結果，④是復制二代的結果，B錯誤；對得到DNA以半保留方式復制結論起關鍵作用的是試管③結果，C正確；給試管④中加入解旋酶一段時間后離心出現(xiàn)的結果應該是出現(xiàn)重帶和輕帶，與試管⑤所示不符，D錯誤。 2.(2017溫州模擬)如圖表示采用同位素示蹤技術和離心處理來探究DNA復制方式的過程圖解，下列說法錯誤的是(　　) A.輕帶表示14N－14N的DNA分子 B.證明DNA的復制方式為半保留復制 C.細菌繁殖三代后取樣，提取DNA，離心后試管中出現(xiàn)三條條帶 D.若將DNA雙鏈分開來離心，則b、c兩組實驗結果條帶位置相同 答案　C 解析　輕帶表示14N－14N的DNA分子，A正確；據(jù)分析可知，該實驗可以證明DNA的復制方式為半保留復制，B正確；細菌繁殖三代后取樣，提取DNA，離心后試管中出現(xiàn)2條條帶，一條中帶，一條輕帶，C錯誤；若將DNA雙鏈分開來離心，則b、c實驗結果均為一條重帶，一條輕帶，D正確。 3.(2017臺州模擬)將15N標記的大腸桿菌(其DNA經(jīng)密度梯度離心后如甲圖)，轉至以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，每20分鐘繁殖一代，收集并提取DNA，進行密度梯度離心，如圖為離心結果模擬圖。已知大腸桿菌DNA中胞嘧啶個數(shù)為X。下列有關敘述正確的是(　　) A.繁殖過程中所需的嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù) B.乙是轉入14N培養(yǎng)基中復制一代的結果 C.出現(xiàn)丙結果至少需要40分鐘 D.出現(xiàn)丁結果至少需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為4X 答案　A 解析　雙鏈DNA中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，故繁殖過程中所需的嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，A正確；轉入14N培養(yǎng)基中復制一代的結果是產(chǎn)生2個DNA，且均為一條鏈為14N，另一條鏈為15N，對應圖丙，B錯誤；據(jù)B項分析可知，出現(xiàn)丙結果至少需要20分鐘，C錯誤；轉入14N培養(yǎng)基中復制二代的結果是產(chǎn)生4個DNA，其中15N標記的只有2個DNA(一條鏈為14N，另一條鏈為15N)，其余的2個DNA均為14N標記，對應圖丁，出現(xiàn)丁結果至少需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為3X，D錯誤。 4.將在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代的某真核細胞轉移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，讓細胞連續(xù)進行有絲分裂，并進行密度梯度離心，則下列說法中不正確的是(　　) A.細胞經(jīng)過一次分裂和離心后，DNA位于試管的中層 B.細胞經(jīng)過兩次分裂和離心后，一半DNA位于試管的中層，另一半DNA位于上層 C.細胞經(jīng)過三次分裂和離心后，的DNA位于試管的中層，的DNA位于試管的上層 D.該實驗可以證明DNA的復制是半保留復制 答案　C 解析　細胞經(jīng)過一次分裂和離心后，所形成的每個子代DNA分子中的兩條鏈中一條鏈含15N，另一條鏈含14N，位于試管的中層，A項正確；細胞經(jīng)過兩次分裂和離心后，一半DNA位于試管的中層，另一半DNA位于上層，B項正確；細胞經(jīng)過三次分裂和離心后，有的DNA位于試管的上層，的DNA位于試管的中層，C項錯誤；該實驗可以證明DNA的復制是半保留復制，D項正確。 題組二　DNA分子復制的過程 5.下列有關DNA分子復制的敘述，正確的是(　　) A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脫氧核苷酸 B.在復制過程中，解旋和復制是同時進行的 C.解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的子鏈 D.兩條新的子鏈通過氫鍵形成一個新的DNA分子 答案　B 解析　在DNA分子復制過程中，解旋酶的作用是破壞堿基對之間的氫鍵，形成兩條脫氧核苷酸長鏈；邊解旋邊復制也是DNA復制的一個特點；以解開的每一條單鏈為模板，按照堿基互補配對原則，各合成一條子鏈，最后每條新合成的子鏈與對應的模板鏈螺旋，形成兩個一樣的DNA分子。 6.在一個細胞周期中，DNA復制過程中的解旋發(fā)生在(　　) A.兩條DNA母鏈之間 B.DNA子鏈與其互補的母鏈之間 C.兩條DNA子鏈之間 D.DNA子鏈與其非互補母鏈之間 答案　A 解析　在DNA復制時，首先是構成DNA的兩條母鏈解旋，然后以分開的兩條母鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成子鏈。 7.下列關于DNA復制過程的順序，正確的是(　　) ①互補堿基對之間氫鍵斷裂 ②互補堿基對之間氫鍵合成 ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對 ⑤子鏈與母鏈盤繞成雙螺旋結構 A.①③④②⑤ B.③①⑤④② C.①④②⑤③ D.③①④②⑤ 答案　D 解析　DNA復制的基本過程是：解旋→合成子鏈→雙鏈螺旋化，在解旋時互補堿基對之間氫鍵斷裂，在合成子鏈時重新形成新的氫鍵。 8.下圖為真核生物染色體上DNA分子復制過程示意圖，有關敘述錯誤的是(　　) A.圖中DNA分子復制是從多個起點同時開始的 B.圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的 C.真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶 D.真核生物的這種復制方式提高了復制速率 答案　A 解析　從圖中能看出有多個復制起點，但并不是同時開始，A錯誤；圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制，B正確；真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的參與，C正確；真核細胞的DNA分子具有多個復制起點，這種復制的方式加速了復制過程，提高了復制速率，D正確。 題組三　DNA復制過程中的數(shù)量關系 9.某雙鏈DNA分子中共有含氮堿基1 400個，其中一條單鏈上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5。問該DNA分子連續(xù)復制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是(　　) A.200個 B.400個 C.600個 D.1 200個 答案　C 解析　雙鏈DNA分子中一條單鏈上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5，則整個雙鏈DNA分子中(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5，而雙鏈DNA分子中共有堿基1 400個，所以A＝T＝200個，該DNA分子連續(xù)復制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是(22－1)200＝600個。 10.某雙鏈DNA分子，經(jīng)三次復制后，所得到的第四代DNA分子中，含有原親代DNA鏈的分子數(shù)是(　　) A.1 B.2 C.4 D.8 答案　B 解析　親代DNA分子有兩條鏈，在復制過程中分別進入兩個子代DNA分子中，所以不管復制多少次，只有兩個DNA分子含有親代DNA鏈。 11.已知一條完全標記上15N的DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中經(jīng)n次復制后，僅含14N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比為7∶1，則n是(　　) A.2 B.3 C.4 D.5 答案　C 解析　DNA分子復制是半保留復制，所以無論這個DNA分子復制多少次，總有兩個DNA分子各有一條鏈帶有15N標記，因此僅含14N的DNA分子總數(shù)應為14個，復制n次后，共得到16個DNA分子；由公式2n＝16可知，DNA分子復制了4次。 12.在噬菌體侵染細菌的實驗中，如果細菌體內的DNA和蛋白質分別含有31P和32S，噬菌體中的DNA和蛋白質分別含有32P和35S，噬菌體DNA在細菌體內復制了三次，那么從細菌體內釋放出的子代噬菌體中含有32P的噬菌體和含有35S的噬菌體分別占子代噬菌體總數(shù)的(　　) A.和1 B.和0 C.和0 D.和1 答案　C 解析　噬菌體侵染細菌時進入細菌體內的只有噬菌體的DNA，被標記的蛋白質外殼留在外面，新的噬菌體的蛋白質是以細菌的氨基酸為原料重新合成的，因此所有子代噬菌體的外殼都含有32S而不含35S。假如一個含有32P的噬菌體在細菌體內利用31P復制了三次，由于DNA是半保留復制，在產(chǎn)生的8個子代噬菌體中，只有2個含有32P，占所有子代噬菌體的。 [綜合強化] 13.如下圖所示為DNA的復制圖解，請據(jù)圖回答下列問題： (1)DNA的復制發(fā)生在__________________期。 (2)②過程稱為________。 (3)③過程中的子鏈是________。 (4)③過程必須遵循______________原則。 (5)子代DNA分子中只有一條鏈來自親代DNA分子，由此說明DNA的復制具有________的特點。 (6)將一個細胞的DNA用15N標記，放入含14N的4種脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，連續(xù)分裂4次，則含14N的DNA細胞占細胞總數(shù)的________，含15N的DNA細胞占細胞總數(shù)的________。 答案　(1)有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間　 (2)解旋　(3)Ⅱ、Ⅲ　(4)堿基互補配對　(5)半保留復制　(6)100%　12.5% 解析　DNA的復制發(fā)生在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。DNA復制時，先將兩條鏈之間的氫鍵打開，形成兩條單鏈，即解旋；然后以兩條單鏈為模板，按照堿基互補配對原則，再各形成一條新鏈，最后母鏈和新合成的子鏈進行螺旋化，形成新的DNA分子。DNA分子復制的方式為半保留復制，子代DNA分子中有一條母鏈和一條與母鏈互補的子鏈，DNA分子中的兩條母鏈一直往后代傳遞。復制n次后產(chǎn)生的子代DNA分子為2n個，本題中含有15N標記的子代DNA分子為2個，所占比例為。 14.下面是DNA復制的有關圖示。A→B→C表示大腸桿菌的DNA復制。D→F表示哺乳動物的DNA復制。圖中黑點表示復制起點，“→”表示復制方向，“”表示時間順序。 (1)若A中含有48 502個堿基對，而子鏈延伸速率是105個堿基對/min，假設DNA分子從頭到尾復制，則理論上此DNA分子復制約需30 s，而實際上只需約16 s，根據(jù)A→C過程分析，這是因為_____________________________________________________________________。 (2)哺乳動物的DNA分子展開可達2 m之長，若按A→C的方式復制，至少需要8 h，而實際上只需要約2 h左右，根據(jù)D→F過程分析，是因為______________________。 (3)A→F均有以下特點：延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說明DNA分子復制是_________的。 (4)C與A相同，F(xiàn)與D相同，C、F能被如此準確地復制出來，是因為(寫出兩點原因)： ①____________________________________________， ②____________________________________________。 答案　(1)復制是雙向進行的 (2)DNA分子中有多個復制起點 (3)邊解旋邊復制 (4)①DNA分子獨特的雙螺旋結構為復制提供精確的模板 ②堿基互補配對原則保證DNA分子復制的準確無誤 解析　(1)由題知，實際復制時間約相當于理論上復制時間的一半，再根據(jù)圖示可知DNA復制為雙向復制。(2)哺乳動物的DNA分子的實際復制時間要短于按A→C的方式復制的時間，說明DNA復制不只是單起點雙向復制，結合D→F可推斷DNA復制為多起點雙向復制。 15.DNA分子雙螺旋結構模型提出之后，人們又去探究DNA是如何傳遞遺傳信息的。當時推測可能有如圖A所示的三種方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度離心的方法，追蹤由15N標記的DNA親代鏈的去向，實驗過程是：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對照)，在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA均為15N－DNA(親代)，將親代大腸桿菌轉移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)后離心得到如圖B所示的結果。請依據(jù)上述材料回答問題： (1)如果與對照相比，子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，則說明DNA傳遞遺傳信息的方式是____________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中度密度帶，則可以排除DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，再繼續(xù)做子代Ⅱ的DNA密度鑒定： ①若子代Ⅱ離心后能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是____________。 ②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。 (2)他們觀測的實驗數(shù)據(jù)如下： 梯度離心DNA浮力密度(g/mL)表 世代 實驗 對照 親代 1.724 1.710 子代Ⅰ 1.717 1.710 子代Ⅱ ()1.717，()1.710 1.710 分析實驗數(shù)據(jù)可知：實驗結果與當初推測的DNA三種可能復制方式中的____________方式相吻合。 答案　(1)全保留復制　全保留復制?、侔氡Ａ魪椭啤、诜稚椭啤?2)半保留復制 解析　(1)由題意可知，如果子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，可得出是全保留復制。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，肯定不可能是全保留復制，可能是半保留復制或分散復制。子代Ⅱ為第二次復制的產(chǎn)物，若是半保留復制會有中和輕密度帶；若是全保留復制會有重和輕密度帶。若子代Ⅱ能分出輕、中密度帶，可推知為半保留復制方式；若沒中、輕密度帶之分，則可能為分散復制。(2)分析表中的數(shù)據(jù)，子代Ⅰ為全中；子代Ⅱ為中、輕，可推測該復制方式為半保留復制。