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《侏罗纪公园》
哈蒙德博士召集大批的科学家根据遗传学理论，透过史前蚊子所遗留的恐龙血液，提取出恐龙的DNA，再通过DNA复制，培育，使已绝迹了6500万年的史前动物得以复生 。
必修二 第 3章 第 3节
DNA的
复制
ct制作
美国生物学家沃森 & 英国物理学家克里克
DNA双螺旋结构模型
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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”。
in the following communications. We were not a ware of the details of the results presonted there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chenical arguments.
It has not escoped our notice that the spscific pairing we have postulated immedintely suggests apossible copying mechanism for the genetis material.
Full details of the structure,
including the con-ditions assumed in building it,together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere.
《核酸的分子结构》论文节选
DNA半保留复制
假说3：
全保留复制
假说2：
半保留复制
DNA复制假说
假说1：
分散复制
子链（旧链）
母链（新链）
母链（旧链）
子链（新链）
母链（旧链）
母链（旧链）
子链（新链）
子链（新链）
子链（新链）
半保留复制
全保留复制
15N 15N
亲代
第一代
15N 14N
第二代
15N 14N
14N 14N
15N 14N
14N 14N
15N 14N
15N 15N
15N 15N
14N 14N
15N 15N
14N 14N
14N 14N
14N 14N
自学时间
P53-54
The question：
Q1：通过怎样的技术，利用什么实验材料证明DNA复制为半保留复制？
Q3：实验结果怎样？
Q2：科学家开展了怎样一个实验证明DNA复制为半保留复制？
The answer：
同位素标记法
15N唯一氮源
大肠杆菌 + 15NH4Cl培养基
→ → 15N15N大肠杆菌
充分标记
多代培养
The answer：
同位素标记法
15N
15N15N大肠杆菌
14NH4Cl培养基
第一代
第二代
提取DNA，离心
提取DNA，离心
提取DNA，离心
14NH4Cl培养基
重密度带
中密度带
中密度带
低密度带
14N/ 14N
14N/ 15N
15N/ 15N
半保留复制
全保留复制
15N 15N
亲代
第一代
15N 14N
第二代
15N 14N
14N 14N
15N 14N
14N 14N
15N 14N
15N 15N
15N 15N
14N 14N
15N 15N
14N 14N
14N 14N
14N 14N
提出假说
演绎推理
实验验证
假说演绎
（1）DNA的复制是半保留复制
（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象
（3）通过实验进行验证
得出结论
The answer：
自学时间
P54
The question：
Q1：DNA半保留复制的时间及场所？
Q2： DNA半保留复制原则和过程？
Q3： DNA半保留复制需要哪些物质，作用分别是什么？
Q4：DNA半保留复制的方向？
DNA半保留复制过程
The answer：
一、时间
有丝分裂间期 减数分裂前的间期 无丝分裂之前
二、场所
主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中
三、原则
遵循碱基互补配对原则
四、物质
①四种游离脱氧核苷酸
②DNA解旋酶
DNA聚合酶
③ATP
→原料
→能量
④ DNA双链（母链）
→模板
三、DNA分子复制的过程
The answer：
DNA半保留复制过程
在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
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A
G
C
C
G
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G
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T
A
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C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
1、解旋
问题1：解旋酶的作用部位？
断开氢键
DNA半保留复制过程
游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链（作为模板）的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
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G
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C
C
G
T
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A
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C
G
A
T
A
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C
G
A
T
C
G
T
A
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A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
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T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
形成氢键：不需要酶参与
2、合成子链
DNA半保留复制过程
在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
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C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
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T
T
A
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T
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
子链的5'端→ 3'端
形成磷酸二酯键
DNA半保留复制过程
2、合成子链
问题2：DNA聚合酶的作用部位？
问题3：子链的合成方向？
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
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A
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G
C
C
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A
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C
C
G
A
T
A
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A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
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G
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G
A
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T
T
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3、形成子代DNA分子
每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
DNA半保留复制过程
DNA复制
五、特点
半保留复制
边解旋边复制
从结果看：
从过程看：
五、特点
(2)原核生物：单起点双向复制
(1)真核生物：
提高DNA复制的效率
多起点双向复制
从起点和方向看
PCR仪
DNA体外复制
②通过碱基互补配对保证了复制的准确性
①DNA具有独特的双螺旋结构， 能为复
制提精确的模板
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
DNA如何保证准确复制
①使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物 种保持相对稳定和延续。
DNA复制会出差错吗？
②由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供原始选择材料
原因
意义
规律1：一个15N/15N-DNA连续复制n次后：
①DNA分子总数：
脱氧核苷酸链数：
②含15N的DNA分子数是：
含15N的脱氧核苷酸链数：
③只含15N的DNA分子数是：
④含14N的DNA分子数是：
含14N的脱氧核苷酸链数：
⑤只含14N的DNA分子数是：
⑥既含有14N又含15N的杂种DNA分子数是：
2个
2n个
0个
2个
2n-2个
2n+1-2条
2条
2n+1条
2n个
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
复制
染色体数目不变
DNA数目加倍
姐妹染色单体中的DNA完全一样
半保留复制发生在间期，但子代DNA分离发生在有丝分裂或减数Ⅱ分裂
32P
31P
31P
32P
31P
31P
第1代（亲代）
第2代
第3代
第4代
15N/15N
15N/14N
14N/15N
15N/14N
复制1次
15N/14N
14N/14N
14N/14N
14N/14N
DNA半保留复制图解分析
14N/14N
14N/14N
14N/14N
14N/14N
14N/14N
14N/15N
14N/15N
复制2次
复制3次
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
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G
A
A
C
T
G
C
T
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
复制
染色体数目不变
DNA数目加倍
姐妹染色单体中的DNA完全一样
半保留复制发生在间期，但子代DNA分离发生在有丝分裂或减数Ⅱ分裂
32P
32P
31P
32P
31P
32P
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
复制
染色体数目不变
DNA数目加倍
姐妹染色单体中的DNA完全一样
半保留复制发生在间期，但子代DNA分离发生在有丝分裂或减数Ⅱ分裂
32P
31P
31P
32P
31P
31P
32P
32P
32P
32P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
32P
32P
32P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
32P
31P
31P
31P
32P
31P
31P
31P
32P
31P
31P
31P
32P
31P
31P
31P
【例题】将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制二次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是 (　　)
A．1/2,1/4 B．1/4, 1/4 C．1/4, 1/8 D．1/2, 1/8
A
规律2：若亲代DNA分子中某脱氧核苷酸数为a，经 n 次复制后，所需游离的脱氧核苷酸数为：
R =a (2n-1)
变通：复制第n次所需的某脱氧核苷酸数？
R =a·2n-1
【例题】 一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中有400个腺嘌呤。如果它连续复制三次，消耗周围环境中腺嘌呤脱氧核苷酸 。
第三次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸 。
【例题】 某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（是第几代）（ ）
A．三次（第四代） B．四次（第五代）
C．五次（第六代） D．六次（第七代）
B
【例题】用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次。其结果不可能是（ ）
　　A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
　　C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
B
小结与回顾
生物园那被遗弃的角落——深山含笑
c t制作 ·驰名商标
PCR技术简史
DNA的复制
核酸体外扩增的设想
聚合酶链反应的发明
1985年，美国PE-Cetus公司的Mullis等人发明了聚合酶链反应（PCR）
基本原理是在试管中模拟细胞内的DNA复制
1989年美国《Science》杂志列PCR为十余项重大科学发明之首,比喻1989年为PCR爆炸年,Mullis荣获1993年度诺贝尔化学奖。

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