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第二章《遗传的分子基础》
---DNA复制
第二节《DNA分子的结构和复制》(第2课时)
思考：生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？
DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA→2DNA。
新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？
一、对DNA分子复制的推测
半保留复制
全保留复制
2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？
把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它
在新DNA中出现的情况。
1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？
只能用实验来证明。
沃森和克里克推测是半保留复制模型
复制一次
（二）提出假说:　DNA是半(全)保留复制
（三）演绎推理：亲子代DNA的组成
亲代DNA分子
亲代DNA分子
半保留复制
全保留复制
问题1:如果要在实验中直观地区别、“标识”
　　　母链或子链,可以采取什么办法？
问题2:可以用什么元素的同位素(放射性)
进行标记
演绎推理:如果亲代DNA是15N作标记的，放在
14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、
子二代DNA分别含有哪种N元素？其质量如
何（用重、中、轻表示）？占每代DNA总数
的比例又是多少呢？
同位素标记法
C 、H 、O、 N 、P
15N/15N-重型DNA(全部)
子一代
子二代
亲 代
15N/14N-中型DNA(全部)
15N/14N-中型DNA(1/2)
14N/14N-轻型DNA(1/2)
半保留复制
15N/15N-重型DNA(全部)
15N/15N-重型DNA(1/2)
15N/15N-重型DNA(1/2)
14N/14N-轻型DNA(1/2)
全保留复制
子一代
子二代
亲 代
14N/14N-轻型DNA(1/2)
问题３: 要验证上述预测,就要分别观察亲代和子代的情况,但实验中,复制后的DNA分子通常是随机混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？
可以通过离心使其发生分层(15N质量大于14N)
复制前
复制后
实验材料：
大肠杆菌、含15N的培养液、含14N的培养液、提取
DNA的各种试剂和器材、离心机、离心管
（大肠杆菌20min繁殖一代）
现代分子生物学技术：
同位素示踪技术、密度梯度离心法
实验设计
实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的
二、DNA半保留复制的实验证据
重带(下部)
15N/ 15N
中带(中间)
15N/ 14N
轻带(上部)
14N/ 14N
中带(中间)
15N/ 14N
亲代 子一代 子二代
（轻）DNA
（中）DNA
（重）DNA
本实验根据试管中DNA所在的位置区分亲代与子代的DNA
15N/15N
14N/15N
14N/14N
14N/15N
旁栏思考题：试验中怎样区分亲代子代DNA
（四）验证实验
科学家做的大肠杆菌培养实验结果
全重
全中
14N/14N
15N/14N
15N/15N
亲代 子一代 子二代
轻
中
重
（五）得出结论
DNA复制的方式：半保留复制
　　　
　
模拟演练
问题探究
1、复制产生的子代DNA
在组成成分及结构上
与亲代DNA是否一致？
2、亲子代DNA所蕴
含的遗传信息是否
相同？
复制一次
【小结】
提出假说
演绎推理
验证假说
假说演绎
（2）DNA复制是半（全）保留复制
（3）根据假说演绎复制后
子代DNA可能的情况
（4）设计实验进行验证
（1）DNA是如何进行复制的？ 提出问题
（5）DNA复制方式是半保留复制 得出结论
根据上面实验过程,完成下列表格
n
3
2
1
0
14N分子
杂种分子
15N分子
不同DNA分子占全部DNA分子之比
DNA分子在离心管中位置
分子总数
世代
全在下部
1
2
4
8
2n
全在中部
中+ 上
中+ 上
2/2n中+(1- 2/2n)上
1
1


2/2n


（1-2/2n）
DNA分子数：2n
只含15N分子：0
含14N/15N杂种分子：2
只含14N分子：2n-2
DNA单链总数： 2n+1
含15N的链：2
含14N的链： 2n+1-2
DNA分子连续复制演绎的计算规律
DNA分子复制n次
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA
平
面
模
式
图
DNA
复
制
过
程
思考：1、DNA复制需要哪些基本条件？
2、复制过程有何主要特点？
3、复制形成的子代DNA和亲代DNA
有何关系？
复制过程:
解旋酶催化（氢键断裂）
解旋：
模板
（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）
复制:
以母链为模板进行碱基配对
母链（旧链）
子链（新链）
子代DNA:
同时进行(边解旋边复制）
组成
解旋：
碱基配对：
(复制)
螺旋化:
DNA利用能量,在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下,利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。
随着模板链的解旋,新合成的子链不断延伸。
同时，每条新链与对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
一个DNA形成两个完全相同的子代DNA分子。
1.概念：
2.时间：
是指以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。
细胞有丝分裂的间期、无丝分裂之前和减数第一次分裂的间期
3.场所：
细胞核(主要场所).线粒体、叶绿体
4、DNA分子复制时需何条件？
①模板：亲代DNA的两条母链；
②原料：4种脱氧核苷酸：
③能量：ATP;
④酶 ：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。
5.DNA分子复制的特点:
边解旋边复制
半保留复制
多位点复制
多向复制
6.DNA准确复制的原因
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板。
②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
7、DNA分子的复制实质(意义)？
DNA通过复制，使遗传信息从亲代传
给了子代，从而保证了物种的相对稳性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。
思维拓展
１)复制n次后DNA个数:
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
2n（n=复制次数）
2）含母链的DNA数量及比例
2
2ｎ
１)DNA个数:
2n（n=复制次数）
2）含母链的DNA数量及比例
2
2ｎ
2
2n×2
3）含母链的脱氧核苷酸链数占总链数比
4）复制n次消耗原料的量：
a（２ｎ－１）
5）复制第n次消耗原料的量：
a２ｎ－１
思维拓展
3
4

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