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第3节
DNA 的复制
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。
由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称作半保留复制。
一、对DNA复制的推测
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
5'
3'
脱氧
核糖
P
T
5'
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
3'
A
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
C
脱氧
核糖
P
一、对DNA复制的推测
全保留复制
半保留复制
（沃森和克里克）
如何验证？关键思路是？
一、对DNA复制的推测
区分亲代和子代的DNA
实验材料：
方法技术：
大肠杆菌
同位素标记技术
【背景知识】
15N和14N是氮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DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。
二、DNA半保留复制的实验证据（梅塞尔森和斯塔尔）
二、DNA半保留复制的实验证据（梅塞尔森和斯塔尔）
1、科学家为什么用大肠杆菌作为实验材料？
2、如何让亲代DNA获得15N标记？
3、如何让子代DNA获得14N标记？
大肠杆菌大约20Min繁殖一代。
将大肠杆菌放入含有15NH4Cl的培养液中培养若干代。
将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4Cl的培养液中。
二、DNA半保留复制的实验证据（梅塞尔森和斯塔尔）
科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的。然后，将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
【实验过程】
二、DNA半保留复制的实验证据（梅塞尔森和斯塔尔）
如果DNA复制是半保留复制
15N/15N-DNA
14N
14N
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
14N
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
15N/14N
-DNA
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
二、DNA半保留复制的实验证据（梅塞尔森和斯塔尔）
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
重带
中带
轻带
中带
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
提取DNA，离心
密度低
高
转移到含14NH4Cl的培养液中
第一代
提取DNA，离心
第二代
细胞再分裂一次
细胞分裂一次
提取DNA，离心
二、DNA半保留复制的实验证据（梅塞尔森和斯塔尔）
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
提取DNA，离心
密度低
高
第一代
提取DNA，离心
第二代
提取DNA，离心
与半保留复制的预期相符合。
实验结果：
实验结论：
DNA分子复制的方式是半保留复制。
二、DNA半保留复制的实验证据（梅塞尔森和斯塔尔）
提出问题：
做出假说：
演绎推理：
验证推理：
得出结论：
DNA是如何复制的？
推测可能的复制方式
半保留复制
全保留复制
预测两种复制模式下得到的子代DNA的可能情况及可能的实验结果。
实验结果与半保留复制的预期相符。
DNA分子复制的方式是半保留复制。
DNA复制方式的探究历程（假说-演绎法）
三、DNA复制的过程
第3节
DNA 的复制
①解旋——在能量驱动下，解旋酶将DNA双螺旋解开
②合成子链——DNA聚合酶以解开的每一条母链为模板，以游离的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复旋——随着解旋进行，子链不断延伸，每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
三、DNA复制的过程
（1）概念：
DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
（2）场所：
（3）时间：
（4）条件：
主要是在细胞核
细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期
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
（6）结果：
（7）意义：
1个DNA分子
2个完全相同的DNA分子
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。
（8）精确复制的原因：
①双螺旋结构为其提供 ；
② 原则及 复制使复制准确进行。
精确模板
碱基互补配对
半保留
（5）特点：
三、DNA复制的过程
①边解旋边双向复制
②半保留复制
四、DNA复制的相关计算
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，结果如图。从图中可以得到如下规律：
①子代DNA分子总数为_______个。
②含15N的DNA分子数为_______个。
③含14N的DNA分子数为_______个。
④只含15N的DNA分子数为_______个。
⑤只含14N的DNA分子数为_________ 个。
(1)DNA分子数
亲代
1代
2代
3代
2n
2
2n
0
(2n－2)
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝_____条。
②含15N(亲代)脱氧核苷酸链数＝_____条。
③含14N（新合成）的脱氧核苷酸链数＝________条。
2n+1
2
2n+1-2
亲代
1代
2代
3代
(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________________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_____________个。
m·(2n-1)
m·2n-1
①有丝分裂
第
一
次
有
丝
分
裂
用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子
每条同源染色体上的
每条染色体单体均带有标记
分裂形成2个子细胞，
每个子细胞中的每条
染色体均带有标记
四、DNA复制的相关计算
第
二次
有
丝
分
裂
分裂形成4个子细胞，子细胞类型有4种组合方式
①
①有 的子细胞
带有标记
②
②③有 的子细胞
带有标记
④
④ 子细胞
带有标记
③
1/2
3/4
全部
四、DNA复制的相关计算
②减数分裂
15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子
同源染色体分离
姐妹染色单体分离
分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。
四、DNA复制的相关计算
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
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）
课堂检测
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
课堂检测
5.有100个碱基对的某DNA分子片段，内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是多少？(　　)
A．40n－1 B．40n C．40×2n－1 D．40×(2n－1)
6.某DNA分子有碱基200对，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60%，则该DNA分子连续复制两次所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为（ ）
A．80 B．160 C．240 D．320
课堂检测

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