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问题导入
恐龙能否复活？
（1）如果现在要复活恐龙，我们应该怎么办？
获得恐龙的DNA分子，让DNA进行复制。
（2）DNA作为遗传物质，是如何进行复制的？为了保证遗传信息的精确传递，怎样保证DNA准确复制？
3.3 DNA的复制
DNA半保留复制的实验证据
一
对DNA复制的推测
目
标
CONTENTS
二
DNA复制的过程
三
半保留复制
全保留复制
分散复制
这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？
一.对DNA复制的推测
(1)半保留复制(沃森和克里克提出）
形成的分子一半是新的，一半是旧的
(2)全保留复制
新复制出的分子直接形成，全部是新的
（3）分散复制亲代DNA分子分散到新复制出的分子每条链上
（一）提出问题
DNA以什么方式复制？
(1)半保留复制(沃森和克里克）
半保留复制
全保留复制
分散复制
有人质疑
问题1：这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？
提出
一.对DNA复制的推测
DNA以半保留方式复制（全保留、分散）
（二）作出假设
问题2：要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA
问题3：DNA是肉眼看不可见的，如何做区分亲代和子代的DNA呢？
梅塞尔森
斯塔尔
1958年
同位素标记技术
大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
一.对DNA复制的推测
资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
14N/14N—DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
(轻带)
(中带)
(重带)
密度梯度离心技术
利用离心技术可以在试管中区分含有不同质量N元素的DNA。
一.对DNA复制的推测
15NH4Cl
14N/ 14N
-DNA
繁殖若干代
15N/ 15N
-DNA
目的？
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的
同位素标记技术
一.对DNA复制的推测
15N/ 15N
-DNA
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA
离心
提取DNA
离心
？
？
？
哪个位置
？
？
？
哪个位置
同位素标记技术
密度梯度离心技术
一.对DNA复制的推测
活动1：请同学们自主学习课本P53-54，小组合作思考讨论完成问题。
尝试画出1个DNA分子分别按照半保留复制、全保留复制的方式复制两次的图解模型。
要求：
（1）限时2分钟，小组做好分工，所有成员全力以赴，全身心投入。
（2）确定小组发言人，做好展示准备，并做好评价与质疑的准备。
一.对DNA复制的推测
15N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
14N
15N
14N
P
F1
F2
15N
15N
15N/15N
重带
15N/14N
14N/14N
15N/14N
轻带中带
中带
第二代
第一代
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
含14N的培养液
（三）演绎推理
1.假设DNA的复制是半保留复制
一.对DNA复制的推测
第二代
含14N的培养液
第一代
提出DNA离心
提出DNA离心
15N
15N
P
F1
F2
14N
14N
提出DNA离心
重带
轻带重带
轻带
重带
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
15N/15N
14N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/15N
（三）演绎推理
2.假设DNA的复制是全保留复制
一.对DNA复制的推测
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。
①实验者：
②实验材料：
③实验方法 ：
梅塞尔森和斯塔尔
大肠杆菌
同位素标记技术
④实验过程 ：
让大肠杆菌在15NH4Cl的培养若干代，再放置在14NH4Cl培养。
⑤实验原理 ：
⑥实验结果 ：
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。
二.DNA半保留复制的实验证据

（四）实验验证
结论：证明DNA的复制是半保留复制
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA的复制是分散型复制
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
14N
15N
15N
14N
14N
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
15N
14N
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
（五）实验结论
二.DNA半保留复制的实验证据
提出问题
作出假设
得出结论
演绎推理
实验验证
证明DNA半保留复制的实验
DNA以半保留方式复制（全保留、分散）
推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果
DNA以半保留方式进行复制
证明DNA半保留复制的实验
假说演绎法
二.DNA半保留复制的实验证据
情景材料1：
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”。
问题5：碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
问题6：DNA以什么方式复制？
三.DNA复制的过程
DNA复制的概念是什么?时间？场所？
DNA复制过程需要哪些条件?
简述DNA复制过程怎么进行?
DNA复制过程有何特点?精确复制的原因有何生物学意义？
2
3
4

1
活动2：请同学们自主阅读教材P55-56，小组合作思考讨论完成问题。
三.DNA复制的过程
概念
场所
时期
条件
DNA的复制是指以亲代DNA为模板（半保留复制）合成子代DNA的过程。
主要是在细胞核(在线粒体、叶绿体和原核生物拟核中)
细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期
DNA的复制
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}模板
原料
酶
能量
亲代DNA分子中的两条母链
以细胞中游离的4种脱氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶等
ATP等
三.DNA复制的过程
在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链碱基对氢键解开。
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
T
A
G
C
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
3'
5'
ATP
解旋酶
（一）解旋
三.DNA复制的过程
①游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机
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
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
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
形成氢键
（二）合成子链
地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。
三.DNA复制的过程
②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
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
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
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
合成方向：
子链的5'端→ 3'端
形成磷酸二酯键
（二）合成子链
三.DNA复制的过程
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
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
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
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
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
5'
3'
（三）重新螺旋形成子代DNA分子
每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
三.DNA复制的过程
三.DNA复制的过程
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。多个起点不一定同时复制
原核生物 DNA 的复制只有一个起点。
真核生物与原核生物DNA复制的区别
特点
精确复制的原因
意义
方向
结果
①半保留复制；②边解旋边不连续复制；
③双向复制；④真核生物有多个复制起点
（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。
将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
从子链的5' 端向 3' 端延伸
DNA复制的过程
三.DNA复制的过程
　实战训练　
1.下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是
A.DNA分子在酶①的作用下水解成脱氧核苷酸，酶②催化碱基对之间的连接
B.在复制过程中解旋和复制是同时进行的
C.解旋酶能使双链DNA解开，并且不需要消耗ATP
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
　实战训练　
2.如图为真核生物DNA复制过程示意图，有关分析错误的是(　　)
A.DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点
B.DNA复制时两条子链的延伸方向相同
C.DNA不同起点的复制是不同步进行的
D.多起点双向复制提高了DNA的合成速率
活动探究1：
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数：
①子代DNA (含14N)分子数是多少？
②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数是多少？
③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数是多少？
(2)脱氧核苷酸链数：
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是多少？
②亲代脱氧核苷酸链数(15N)是多少？
③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)是多少？
四.DNA复制的相关计算
亲 代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
复制1次
复制2次
复制3次
2
4
8
=21
=22
=23
四.DNA复制的相关计算
将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数：
①子代DNA (含14N)分子数＝
②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝
③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝
2n个
2个
(2n－2)个
(2)脱氧核苷酸链数：
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝
②亲代脱氧核苷酸链数(15N)＝
③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)＝
2n＋1条
2条
(2n＋1－2)条
四.DNA复制的相关计算
　实战训练　
1.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是：（ ）
A．1/2 B．1/4 C．1/6 D．1/8
活动探究2：
将普通的大肠杆菌（DNA含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸m个，
（1）1次复制需要该游离的脱氧核苷酸多少个？
（2）2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？
（3）n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？
四.DNA复制的相关计算
(3)游离脱氧核苷酸数：
14N
15N
14N
15N
15N
15N
15N
15N
复制2次：
14N
14N
亲代
汉水丑生侯伟作品
14N
14N
15N
15N
复制1次：
复制1次：m个
复制2次：3m个
将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸m个
（1）1次复制需要该游离的脱氧核苷酸
（2）2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸
（3）n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸
复制n次：m (2n－1)个
四.DNA复制的相关计算
活动探究3：
将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸m个，
（1）第1次复制需要该游离的脱氧核苷酸多少个？
（2）第2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？
（3）第n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？
四.DNA复制的相关计算
14N
15N
14N
15N
15N
15N
15N
15N
复制2次：
14N
14N
亲代
汉水丑生侯伟作品
14N
14N
15N
15N
复制1次：
第1次：m个
第2次：2m个
将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸m个，
（1）第1次复制需要该游离的脱氧核苷酸
（2）第2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸
（3）第n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸
第n次：m·2n－1个
四.DNA复制的相关计算
2.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）
解析:经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000＝(2n－1)·200，得n＝4。选择：B
　实战训练　
3.一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是 (　　)
A.1/2 B.1/4 C.1/6 D.1/8
4.一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的 ( )
A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/25
　实战训练　
第一
注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。
第二
第三
注意碱基的单位是“对”还是“个”。
切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。
第四
看清试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
关于“DNA复制”的四点“注意”

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