(一)DNA的复制 1.DNA半保留复制的证实 DNA半保留复制在1953年由沃森和克里克提出.1958年又由梅塞尔森和斯塔尔设计的新实验方法予以证实. 梅塞尔森和斯塔尔将大肠杆菌置于含有同位素重氮(15 N)的培养基中生长.15N比14N多一个中子.质量稍重.大肠杆菌繁殖若干代.其DNA中所含的氮均为15N.将这些菌移入14N的培养基中繁殖.经过一次.二次.四次等细胞分裂.抽取细菌试样.用氯化铯密度一梯度离心方法测定不同密度中DNA的含量. 氯化铯密度一梯度离心是一种离心新技术.可以将质量差异微小的分子分开.用氯化铯浓盐液.以105g以上的强大离心力的作用.盐的分子被甩到离心管的底部.同时.扩散作用使溶液中Cs+和Cl-离子呈分散状态.与离心力的方向相反.经过长时间的离心.溶液达到一种平衡状态.反向扩散力与沉降力之间的平衡作用.产生了一个连续的CsCl浓度梯度.离心管底部溶液的密度最大.上部最小.DNA分子溶于CsCl溶液中.经过离心.将逐渐集中在一条狭窄的带上.带上的DNA分子密度与该处CsCl相等. 如果取在含有15N的培养基中培养的大肠杆菌在CsCl溶液中离心.在离心管中形成的带.位置较低.称为重带,如果取在含有14N的培养基中培养的大肠杆菌在 CsCl溶液中离心.在离心管中形成的带.位置较高.称为轻带,如果将含有15N的大肠杆菌在14N的培养基中培养一代.取样离心.在离心管中形成的带.正好在重带和轻带的中间.如果DNA复制是半保留的.这恰是实验所预期的.因为含有15N的大肠杆菌在14N的培养基中繁殖一代.这样.大肠杆菌的DNA中一条键是含有15N的重链.另一条是含有14N的轻链. 如果将15N/14N的 DNA杂合分子缓慢加热.使其双链分开.再放在CsCl溶液中离心.结果发现离心管中出现高低两条带.一条重带.一条轻带.这更证实.DNA复制是半保留复制. 2.DNA半保留复制过程 作为主要遗传物质的DNA.必须具有自我复制的能力.产生与它完全相同的新DNA分子.这样才能使遗传信息准确无误地传递给下一代.保证遗传上的连续性和相对稳定性.沃森等根据DNA分子的双螺旋结构模型.认为DNA分子是以半保留方式进行自我复制的.他们认为.DNA双螺旋结构中每一个半分子链与另一个半分子链的碱基互补.实际上是构成了一副模板.当DNA复制时.在解旋酶的作用下.首先是从它的一端沿着氢键逐渐断裂.使双螺旋解开.形成复制分叉.使两条单链各自露出碱基.而另一端仍保持双链状态.互补的游离脱氧核苷酸.即一个腺嘌呤(A)吸引一个含有胸腺嘧啶(T)的脱氧核苷酸.一个胞嘧啶(C)吸引一个含有鸟嘌呤(G)的脱氧核苷酸.如此等等.随即进行氢键的结合.在复杂的酶系统(如聚合酶Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ和连接酶等)的作用下.各自形成一条新的完整的互补链.与原来的模板单链相互盘旋在一起.恢复了DNA双链结构.这样.随着DNA分子双螺旋的完全拆开.就逐渐形成了两个新的DNA分子.与原来的完全一样.从模式图可见.通过复制所形成的两个新DNA分子.都保留有原来亲本DNA双链分子的一条单链.所以DNA这种自我复制方式称为半保留复制. 对DNA复制的进一步研究.相继发现了复制过程中的一些细节: (1)发现DNA聚合酶只能从5’到3’的方向把相邻的核苷酸连在一起.因而有人提出.DNA在复制过程中.一条从5’到3’方向的互补新链是按照沃森等的假说连续合成的.但另一条从3’到5’方向的互补新链.则先按5’到3’方向一段一段地合成DNA单链小片段.即“冈崎片段 .这些不连续的小片段再由连接酶连接起来.成为一条连续的单链,可见.这条由3’到5’方向的互补新链是倒退着合成的. 进一步证明.从5’到3’方向的互补新链.也是通过冈崎片段一段一段连接而成的. 冈崎等关于DNA复制的假说 又发现在合成DNA单链片段以前.先由一种特殊类型的酶以DNA为模板.合成一小段约含几十个核苷酸的RNA.然后DNA聚合酶才开始起作用.连接着RNA3’端并按5’到3’的方向合成DNA单链片段.这段RNA实际上起到了“引物 的作用.所以称为引物RNA.随后由DNA聚合酶Ⅰ除去引物RNA.并在原位上补上DNA单链片段. DNA复制过程中的RNA引物 --表示RNA,--表示DNA DNA在活体内的半保留复制性质已为1958年以来的大量试验所证实. 3.RNA的复制 大多数RNA病毒是单链的.这种RNA的复制一般是先以自己为模板合成一条与其碱基互补配对的单链.通常称这条起模板作用的RNA分子链为“+ 链.而将新复制的RNA分子链称为“- 链.这样就形成了双螺旋的复制类型.然后这条“- 链又从“+ 链模板中释放出来.它也以自己为模板复制出一条与自己互补的“+ 链.于是形成了一条新生的病毒RNA. 单链噬菌体RNA复制示意图 A.以单链RNA+链为模板进行复制 B.形成复制类型 C.以一链为模板形成几个新的+链 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

某同学通过实验来验证DNA是半保留复制还是全保留复制,假设得出了DNA是全保留复制。根据这一结论将DNA分子进行标记,放在的培养基中,连续复制3次,则在后代中,含的DNA分子之比是

[  ]

A.1/3
B.1/7
C.0/8
D.7/1

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某同学通过实验来验证DNA是半保留复制还是全保留复制,假设得出了DNA是全保留复制。根据这一结论将DNA分子进行标记,放在的培养基中,连续复制3次,则在后代中,含的DNA分子之比是

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A.1/3
B.1/7
C.0/8
D.7/1

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科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次,实验结果见相关图示):

(1)复制过程除需要模板DNA.脱氧核苷酸外,还需要________等条件(至少答两点)。

(2)为了证明DNA复制的特点为半保留复制,请设计实验三(用图示和有关文字补充在相应图中),并画出结果C。

(3)该过程中,实验一.实验二起________作用。

若用15N标记的DNA作为模板,用含14N标记的培养基培养,在坐标图中画出连续培养细菌60分钟过程中,15N标记DNA分子含量变化的曲线图。

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样品DNA经PCR技术(聚合酶链式反应)扩增,可以克隆出大量DNA分子。其原理是利用DNA半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如下图)。PCR技术可在很短的时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请回答:

(1)图中A过程表示______________________________________________,在活细胞内该过程可由__________酶作用来完成,两过程均是破坏了DNA分子双链间的__________键。

(2)某样品DNA中共含有3000个碱基对,碱基数量满足(A+T)∶(G+C)=1∶2,现在要得到1000个拷贝(即与样本相同的DNA),至少要向试管中加入___________________个腺嘌呤脱氧核苷酸。

(3)由于子代的染色体一半来自父方,一半来自母方,因此可以利用STR?PCR技术进行亲子鉴定,其原理是:首先获取被测试者的DNA中的相关STR(短串联重复序列),并进行PCR扩增,取其中一样本用限制性内切酶切割成特定的DNA小片段,放进凝胶内,进行电泳使DNA小片段分离,再使用特别的“探针”去寻找有关的STR。相同的STR会聚集在一起,然后利用特别的染料,在X光下便会显示黑色条带。每个人的条带一半与其母亲的条带吻合,另一半与其父亲的条带吻合。

①限制性内切酶能将DNA样品切割成特定的小片段,这主要体现了酶的________。

A.专一性    B.高效性   C.多样性    D.作用条件温和

②双胞胎或多胞胎的“基因身份证明”是否一定完全相同?________________,原因是____________________________________________________________________________。

③下图为某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA指纹图谱示意图,请推测该小孩的父亲是__________________。

 

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25. BrdU能代替胸腺嘧啶脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中。若用姬姆萨染料染色,在染色单体中,DNA只有一条单链掺有BrdU则着色深;DNA的两条单链都掺有BrdU则着色浅。将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中培养一段时间,取出根尖并用姬姆萨染料染色,用显微镜观察染色体的染色单体的颜色差异。下列相关叙述不正确的是

    A.在第一个分裂周期中,每条染色体的染色单体间均无颜色差异

    B.在第二个分裂周期的前期,每条染色体中有3条脱氧核苷酸链含有BrdU

    C.在第三个分裂周期的中期,细胞中有1/4染色体的染色单体间出现颜色差异

D.此实验可用于验证DNA的复制方式为半保留复制

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同步练习册答案