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第3节　DNA的复制
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
概念：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。
(3)实验假设：DNA分子以半保留的方式复制。
(4)实验结果预期：离心后应出现三条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②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。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(5)实验过程
(6)结果分析
①立即取出：提取DNA→离心→全部是重带。
②细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→全部是中带。
③细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→1/2位于中带、1/2位于轻带。
(7)实验结论：DNA复制是以半保留的方式进行的。
强化记忆：
科学家在研究DNA的复制方式时，提出了两种复制模式：全保留复制和半保留复制(如图所示)：
请据图回答问题：
(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复制的方式为全保留复制，上述实验结果会是怎样？
提示　①亲代大肠杆菌：提取DNA→离心→全部是重带。②繁殖一代后取出：提取DNA→离心→1/2重带、1/2轻带。③繁殖两代后取出：提取DNA→离心→1/4重带、3/4轻带。
二、DNA复制的过程
1．DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．发生时期：在真核生物中，这一过程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
4．结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
5．特点
(1)边解旋边复制。
(2)半保留复制。
6．准确复制的原因
(1)DNA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。
7．意义：DNA通过复制，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。
【拓展延伸】　真核生物DNA复制的起点和方向
多起点不同时双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的。
强化记忆：
请总结DNA复制的相关计算规律：
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
从图中可以得到如下规律：
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为2n个。
②含15N的DNA分子数为2个。
③含14N的DNA分子数为2n个。
④只含15N的DNA分子数为0个。
⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
必背知识：
1．DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．DNA复制的过程可分为三步：
(1)解旋：复制开始时，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。
(2)合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，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，各自合成与母链互补的一条子链。
(3)螺旋：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
3．DNA复制的特点：边解旋边复制，半保留复制。
4．DNA复制需要的条件：模板、原料、能量、酶。
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