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第3节 DNA的复制
——第三章 基因的本质
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的机制。
讨论
1、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的
问题探讨
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DNA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。
一、对DNA复制的推测—— 假说-演绎法
1、提出问题：
DNA以什么方式复制？
2、做出假设
①半保留复制
②全保留复制
③分散复制
+
+
+
沃森和克里克
（教材53页）
以断裂成短片段的亲代DNA作为模板，合成新的DNA片段，新旧片段混合连接成完整的DNA链。
二、DNA半保留复制的实验证据
①如何区分母链和子链？
同位素标记技术
②15N和14N是N元素的两种稳定同位素,这两种同位素的相对原子质量不同,含15N的DNA 比含14N的密度大。如何测定子代DNA带有同位素的情况？
离心技术，即对DNA进行离心，观察其在离心管中的分布。
③14N/ 14N、 14N/ 15N 、 15N/ 15N的DNA双链应该分别在离心管中的什么位置？
思考以下问题：
阅读书本54页“思考与讨论”——以大肠杆菌为实验材料证明DNA半保留复制的实验。
3、演绎推理
①若为半保留复制，离心后的DNA分布位置如下：
二、DNA半保留复制的实验证据
②若为全保留复制，离心后的DNA分布位置如下
3、演绎推理
二、DNA半保留复制的实验证据
③若为分散复制，离心后的DNA分布位置如下
3、演绎推理
二、DNA半保留复制的实验证据
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。
思考：第一代只出现了一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？
二、DNA半保留复制的实验证据
三、DNA复制的过程
1、DNA复制的概念：
在细胞提供的能量的驱动下,解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开,这个过程叫作解旋。
3′
5′
解旋酶
ATP
ADP+Pi
作用的化学键？
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。（P55）
2、发生时期：
在真核生物中，核DNA的复制是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
3、过程：
解旋——合成子链——重新螺旋
（1）解旋
能量：
酶：
需要
解旋酶
氢键
1、DNA复制是否发生在全部DNA分子解螺旋后？体现了DNA复制的什么特点？
2、新合成的两条子链的碱基排列顺序相同么？
作用的化学键？
三、DNA复制的过程
（2）合成子链
原料：
酶：
原则：
子链延伸方向：
模板：
解开的每一条母链
DNA 聚合酶等
游离的4种脱氧核苷酸
边解旋边复制
5′端—3′端
连接单个脱氧核苷酸的磷酸二酯键
碱基互补配对原则
不同
随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
新合成的子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
解旋酶
游离的脱氧核苷酸
三、DNA复制的过程
（3）重新螺旋
①模板
②原料
③酶
④能量
解开的每一条母链
游离的4种脱氧核苷酸
解旋酶
DNA聚合酶等
由细胞提供(如ATP提供)
三、DNA复制的过程——总结
①边解旋边复制
②半保留复制
1、特点
2、条件
3、DNA精确复制的原因
①DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。
②通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。
将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞,从而保持了遗传信息的连续性。
4、DNA复制的意义
二、拓展应用（P56）
2.已知果蝇的基因组大小为18×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50-100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。
四、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。
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。
3、半不连续
由于DNA聚合酶具有专一性(子链从5′→3′延伸)，而 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,由DNA连接酶将这些片段连成一条子链。
四、DNA复制-拓展
1、产生子代DNA分子____个；
2、子代DNA分子中，含15N的DNA分子_____个；
3、子代DNA分子中，含14N的DNA分子_____个；
4、子代DNA分子中，只含15N的DNA分子_____个；
5、子代DNA分子中，只含14N的DNA分子______个；
6、子代DNA中脱氧核苷酸链数= 条
7、复制过程中共需要游离（原料）的脱氧核苷酸_______________个；
8、复制第n次需要游离（原料）的脱氧核苷酸____________个。
2n
2
2n
0
2n - 2
m × (2n-1)
m×2n-1
DNA复制相关规律
2n+1
一个全部被15N标记的双链DNA分子，含有m个脱氧核苷酸，在含14N的培养基中培养n代。
练习与应用（P56）
一、概念检测
1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。
(1)DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。
（ ）
(2)在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。（ ）
×
×
DNA复制的课后习题
2.DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A.复制均在细胞核内进行
B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是( )
A.所有的大肠杆菌都含有15N
B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
B
C
二、拓展应用
1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误 这些错误可能产生什么影响
可能有6个碱基发生错误。

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