第3章,基因的本质,第3节,的复制,学习目标,1.通过对,复制方式的推测及对探究,复制方式实验的分析，再一次体会假说,演绎法科学思维、科学探究）,2.通过对,半保留复制方式的学习，理解,的准确复制是遗传信息稳定传递的基,础生命观念、科学思维）,3.结合,的功能和细胞分裂，理解,复制的意义科学思维、生命观念）,对,复制的推测及实验验证,一、对,复制的推测,1.半保留复制,沃森和克里克,解开,氢键,两,脱氧核苷酸,碱基互补配对,半保留,2.全保留复制,概念：,复制以,双链为模板，子代,的双链都是,_,新合成的,二、,半保留复制的实验证据,1.实验方法：,_,法和离心技术2.实验原理：含,的双链,密度,_,，含,的双链,密度,_,，一条链含,、,一条链含,的双链,密度,_,同位素标记,大,小,居中,3.假说演绎过程,（1）实验假设：,以半保留的方式进行复制2）实验预期：离心后应出现3条,带重带（密度最大）,两条链都为,标记的亲代双链,中带（密度居中）,一条链为,标记,、,另一条链为,标记的子代双链,轻带（密度最小）,两条链都为,标记的子代双链,（3）实验过程及结果,4.实验结果,（1）细胞分裂一次产生的,分子中，一条链含,_,，另一条链含,_,，,分,子密度,_,。
2）细胞再分裂一次产生的,分子中，有两个,分子的双链均只含,_,，另两,个,分子中一条链含,_,，另一条链含,_,5.实验结论：,的复制方式为,_,居中,半保留复制,活动1,阅读课本P5354，科学家假设的,两种复制方式如下图所示，请据,图回答下列问题,1.要想证明,的复制方式，关键是什么?,提示,关键是通过实验区分亲代与子代的,2.要在实验中直观地标记母链和子链，应采取怎样的方法?,如何测定子代,带有同,位素的情况？,提示,同位素标记法测定子代,分子中同位素的标记情况时可对,进行离心，,观察其在离心管中的分布3.如果用同位素进行标记，可标记什么元素?,提示,可标记C、,、,、,、,4,.实验开始时，为什么要用含有,的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代?,提示,普通的大肠杆菌体内的,都是,，用含有,的培养液培养大肠杆菌，让大,肠杆菌繁殖多代后，可认为大肠杆菌的,都是带,标记的5.亲代大肠杆菌的,是用,标记的，放在含有,的普通培养液中进行培养1）繁殖一代后取出，第一代只出现一条密度居中的,带，这个结果排除了哪种,复制方式?第二代出现了中带和轻带两条条带，说明什么?,提示,全保留复制。
说明,的复制方式为半保留复制2）假如全保留复制是正确的，连续培养两代后实验的结果又会是怎样的?,提示,重带,、,轻带,半保留复制的实验证据,例1,科学家曾提出,的复制方式的三种假说（图甲）,全保留复制、,半保留复制和分散复制,针对假说，,科学,家以大肠杆菌为实验材料,，进行了图乙所示实验下列,相关叙述正确的是,(,),A.实验使用放射性同位素,标记,后再通过离心来观察,的分布情况,B.将第一代细菌,离心后，试管中出现1条中带，说明,的复制方式一定是半保留,复制,C.如果将从第二代细菌中提取出的,离心，三种假说所得结果均会出现1条轻带和1,条中带,D.若复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，将细菌,离心后，试管中会出现,1条中带和1条轻带,解析,是稳定同位素，不具有放射性，A错误；将第一代细菌,离心后，试管,中出现1条中带，说明,的复制方式不是全保留复制，但不能确定,的复制方式,是半保留复制还是分散复制，B错误；如果将从第二代细菌中提取出的,离心，若,复制为全保留复制，试管中会出现1条轻带和1条重带，而分散复制只会出现1,条,中带，C错误；若,的复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成的子代,只有两条链均含有,，或一条链含有,、一条链含有,两种类型，因此将细,菌,离心后，试管中只会出现1条中带和1条轻带，D正确。
对点练1,（,改编,）研究人员利用大肠杆菌探究了,的复制方式，实验的培养条件与,方法是：将大肠杆菌放在含,的培养液中培养若干代，使,均被,标记，,离心结果如图甲；将大肠杆菌转移至含,的普通培养液中培养，每20分钟繁,殖1代；取出每代大肠杆菌的,样本，将子代,进行热变性处理（解旋变成单,链），使其双链打开后进行密度梯度超速离心图乙、丙、丁是某研究人员画的结果,预测图，下列说法错误的是(,),A.含,的培养液中的,可被大肠杆菌用来合成,脱氧核苷酸,B.图乙可代表将大肠杆菌转入含,的培养液中,繁殖1代的离心结果,C.本实验中不会出现图丙和图丁的情况,D.本实验可用于证明,的复制方式是半保留复制,解析,脱氧核苷酸的组成元素是C、,、,、,、,，含,的培养液中的,可被大,肠杆菌用来合成四种脱氧核苷酸，A正确；将大肠杆菌转入含,的培养液中繁殖,1代，会得到2个相同的,分子，若将子代,进行热变性处理，使其双,链打开后进行密度梯度超速离心，会得到2条条带，因此图乙可代表将大肠杆菌转入,含,的培养液中繁殖1代的离心结果，B正确；题中实验是将子代,进行热变,性处理，使其双链打开后进行密度梯度超速离心，理论上不存在含,的中带，,要么是含,的重带，要么是含,的轻带，C正确；题述实验中，把,双链打开进,行离心，不能证明,的复制方式是半保留复制，需要结合子一代,的离心结果才,能确定,的复制方式，D错误。
探究,复制的过程,1.,复制的概念：以,_,为模板合成,_,的过程2.发生时期：在真核生物中，这一过程是在,_,期，随着染色体的复制,而完成的3.场所：真核生物,复制发生在,_,、,_,和,_,中，原核生物,复制发生在,_,和细胞质中亲代,子代,细胞分裂前的间,细胞核,线粒体,叶绿体,拟核,4.复制过程,双螺旋,能量,解旋酶,解开,脱氧核苷酸,DNA,聚合酶,碱基互补配对,5.复制特点,（1）,_,2）,_,复制6.准确复制的原因,独特的,_,结构，为复制提供了精确的模板；通过,_,，保证了,复制能够准确地进行7.意义：,通过复制，将,_,从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了,_,的连续性边解旋边复制,半保留,双螺旋,碱基互补配对,遗传信息,遗传信息,活动2,阅读课本P5556，分析,复制的过程，结合图1、图2思考并回答下,列问题,图1,图2,1.图1中的酶1和酶2分别是什么酶?各有什么作用?分别作用于图2中的哪个部位,（用字母表示）?,提示,酶1是解旋酶，作用是将两条脱氧核苷酸链打开；酶2是,聚合酶，作用是将,游离的脱氧核苷酸连接到已有片段3号碳的,上形成磷酸二酯键解旋酶作用于,，,聚合酶作用于,。
2.图1中的,、,、,、,四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的?,提示,和,的碱基排列顺序相同，,和,的碱基排列顺序相同3.,分子的哪些结构特点保证了其能够精确地复制?,提示,分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保,证了复制能够准确地进行4.从图1中是否可以看出,复制是半保留复制?为什么?图1所示过程的特点还有什么?,提示,可以因为两条母链进入两个子代,分子中，新形成的子代,分子中只有,一条链来自亲代,从图1中还能看出,分子是边解旋边复制的5.,的复制需要消耗,吗?为什么需要适宜的温度和,?,提示,需要因为,复制过程需要酶，而酶的活性受温度和,的影响6.,复制,次与第,次复制各形成多少个,?,提示,复制,次形成,个,，,第,次复制形成,个,1.,复制的场所,真核生物,细胞核,、,线粒体,、,叶绿体,，,其中主要场所是细胞核,原核生物,拟核,、,细胞质（如质粒的复制）,病毒,宿主细胞内,2.真核生物细胞核中,复制发生的时间,细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成3.,复制的起点和方向,原核生物,真核生物,单起点双向复制,_,_,多起点双向复制,_,_,4.与,复制有关的酶,复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和,聚合酶，还包括,连,接酶等。
1）解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键2）,聚合酶的作用是将游离的脱氧核苷酸连接到已有片段3号碳的,上形成,磷酸二酯键3）,连接酶的作用是连接,片段5.两个子代核,的位置及分开时间,复制产生的两个子代核,分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，,在有丝分裂后期或减数分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中例2,下图表示细胞中,分子复制的部分过程下列有关叙述错误的是(,),C,A.脱氧核糖和磷酸交替连接构成,的基本骨架,B.解开,双螺旋结构需要能量和解旋酶,C.,分子复制过程需要的原料是4种含氮碱基,D.此细胞中,复制是多起点双向进行的,解析,中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成,的基本骨架，A正,确；复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将,双螺旋的两条链解开，,B正确；,分子复制的过程是以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补,配对原则合成子链的，C错误；由题图可看出，此段,分子有两个复制泡，且复制,是双向进行的，说明该细胞中,复制是多起点双向进行的，D正确对点练2,复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量,标记的脱氧胸苷,的培养基中培养，,可掺入正在复制的,分子中，使其带有放,射性。
短时间后迅速将大肠杆菌转移到含高剂量,A,A.,复制从起点向两个方向延伸,B.,复制方式为半保留复制,C.,复制为边解旋边复制的过程,D.,复制遵循碱基互补配对原则,的培养基中培养一段时间后，提取大肠杆菌的,检测其放射性，结果如,图据图可以得出的结论是(,),解析,据图分析可知，,复制的起点位于右侧中部刚开始,复制时利用的原料,之一为低剂量,标记的脱氧胸苷,，此时合成的,片段将出现弱放射性一段时间后，合成,的原料之一更换为高剂量,，此时合成的,片段将出,现强放射性结合实验结果，复制起点的两侧均表现为弱放射性，是最初合成的片段；,远离起点的部位表现为强放射性，是较后合成的片段综上分析可以得出的结论是,复制从起点向两个方向延伸，A正确；从图中看不出子代,两条链的标记情况，,因此无法判断,复制方式是否为半保留复制，B错误；图中,呈双链状态，无法,判断,复制是否为边解旋边复制的过程，C错误；图中未显示具体的碱基种类，因,此无法判断,复制是否遵循碱基互补配对原则，D错误复制的有关计算,活动3,一个被,完全标记的,分子转移到含,的培养基中复制,代，结果,如下图所示，从图中可以得到以下规律,分子数,子代,分子总数,_,含,的,分子数,_,含,的,分子数,_,只含,的,分子数,_,只含,的,分子数,_,脱氧核苷酸链数,子代,分子中脱氧核苷酸链数,_,含,的脱氧核苷酸链数,_,含,的脱氧核苷酸链数,_,2,0,2,消耗的脱氧核苷酸数,（设亲代,中含有某种,脱氧核苷酸,个）,经过,次复制,，,共需消耗游离的该种,脱氧核苷酸数,_,第,次复制时,，,共需消耗游离的该种,脱氧核苷酸数,_,续表,复制相关计算的三个注意点,1.分析被标记物质所占的比例时，应注意求的是,数还是脱氧核苷酸链数，看准是,“含”还是“只含”；还应注意培养液中化学元素的不同。
2.在计算消耗的脱氧核苷酸数时要明确是“经过,次复制”还是“第,次复制”3.在,复制过程中，若起始,分子数只有一个，无论复制了几次，含有亲代脱氧,核苷酸单链的,分子都只有两个例3,将1个被,完全标记的,分子放在含有,的培养基中，让其复制3次，则含有,的,分子占全部,分子的比例、含有,的脱氧核苷酸链占全部,单链的比,例依次是(,),B,A.,、,B.,、,C.,、1,D.,、,解析,将1个被,完全标记的,分子放在含有,的培养基中，让其复制3次，共形,成8个子代,分子，共16条链，根据,半保留复制，其中有2个,分子中有一条,链含有,，其余6个,分子只含,据分析可知，含有,的,分子占全部,分子的比例是,，含有,的脱氧核苷酸链占全部,单链的比例为,，B符合题意。