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第3节 DNA的复制
必修二 第三章 基因的本质
①
②
G
A
A
A
C
C
G
A
G
T
T
T
C
G
G
T
C
（2）DNA中的________和________交替连接，排列在外侧，构成_________；_______排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过_____连接起来，形成________，且遵循_______________原则。
（1）DNA是由_____条单链组成的，这两条链按________方式盘旋成_______结构。
两
反向平行
双螺旋
磷酸
脱氧核糖
基本骨架
碱基
氢键
碱基对
碱基互补配对
DNA的结构特点（课本P50）。
复习导入：
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”
《核酸的分子结构》论文节选
讨论
1、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
2、这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？
细胞减数分裂和受精作用使生物的亲代与子代之间保持遗传性状的稳定性，为什么
DNA分子是怎样进行复制的呢
一、对DNA分子复制的推测 P53
沃森和克里克
沃森和克里克紧接着发表第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说：
DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋_____，互补的碱基之间的氢键_____，________________分别作为复制的模板，游离的____________根据_________ ___原则，通过形成_____，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来的DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称__________
碱基互补配对
断裂
解开的两条单链
脱氧核苷酸
氢键
半保留复制
解开
形成的子代DNA分子一半是新的，一半是旧的；
一、对DNA分子复制的推测 P53
全保留复制：
是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是________的
新合成
有人持不同的观点，提出了全保留复制的假说：
新复制的子代DNA分子直接形成，完全没有旧的部分；
新
一、对DNA分子复制的推测 P53
2、全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的
1、半保留复制：形成的分子
一半是新的，一半是旧的；
3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，分配是随机组合的
半保留
复制
全保留
复制
需要通过实验验证
首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？
如果要设计实验证明哪个观点是正确的，你认为最基本的思路是什么？
思考 背景知识：P54
如何在实验中直观区分母链和子链？
同位素标记法
同位素(15N)
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；
形成的不同密度的DNA分子应如何区分？
密度梯度离心法
利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA；
二、DNA半保留复制的实验证据
利用“假说－演绎”法探究DNA的复制方式
任务1：
1.实验者：
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
2.提出假说：
DNA是以半保留方式复制
3.实验材料：
大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
4.实验方法 ：
同位素标记技术--N15、密度梯度离心法
细胞再分裂一次
2、转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
实验思路
1、用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌若干代
？
假设DNA的复制是半保留复制，预测实验结果
演绎推理
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
15NH4Cl
15N
14N
15N
14N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
15N
14N
(1/2)
(1/2)
假设DNA的复制是全保留复制，预测实验结果
演绎推理
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
15N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
15N
15NH4Cl
14N
14N
14N
14N
(3/4)
(1/4)
全保留复制
半保留复制
实验验证：
结论:
DNA的复制是半保留复制
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
15NH4Cl
实验验证
【小结】
作出假说
演绎推理
实施实验，统计结果
根据假说演绎推理两种复制模型得到的子代DNA的结果
实验验证
观察DNA的结构，DNA是如何复制的
提出问题
半保留复制
全保留复制
假说——演绎法
得出结论
DNA是半保留复制的
DNA复制方式的探究历程
亲 代
子一代
子二代
子三代
无论DNA复制多少次，含有母链的DNA分子永远只有两条
2
22
23
2n
根据半保留复制和碱基互补配对原则
与复制有关的碱基计算
1、一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？
DNA分子数=
2n
脱氧核苷酸链数=
2n+1
母链数=
子链数=
2
2n+1 ﹣2
解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
连续第一次复制
连续第二次复制
连续第n次复制
解：
答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1 ﹣2条
与复制有关的碱基计算
2、若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制后共需要消耗该脱氧核苷酸个数为：
m（ 2n－1）
3、若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为：
m 2n-1
1.概念：
2.复制的时间：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
3.复制的场所：
有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期
真核生物：
原核生物：
细胞核（主要）、
拟核
叶绿体、线粒体
细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。
三、DNA的复制过程
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'
4.过程：
⑴解旋：
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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C
G
G
C
C
G
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A
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C
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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
①需要 驱动 ② 将DNA双螺旋解开成单链
能量
解旋酶
(由ATP提供）
三、DNA的复制过程
⑵合成子链：
以每一条___链为模板，以游离的4种__________为原料，按照__________原则，在__________酶的作用下合成与母链互补的一条子链。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
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C
G
G
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G
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C
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G
A
T
A
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C
G
A
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C
G
T
A
T
A
T
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A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
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T
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G
T
C
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T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
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C
G
A
G
C
T
T
三、DNA的复制过程
⑵合成子链：
以每一条___链为模板，以游离的4种__________为原料，按照__________原则，在__________酶的作用下合成与母链互补的一条子链。
三、DNA的复制过程
母
脱氧核苷酸
碱基互补配对
DNA聚合
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
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C
G
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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
T
A
T
G
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G
C
T
T
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
DNA聚合酶
(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（母链）盘绕成双螺旋结构
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
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G
C
C
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G
C
C
G
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T
C
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C
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T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
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A
G
C
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T
C
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T
T
A
T
A
T
G
C
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G
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C
G
A
G
C
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T
5'
3'
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
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T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
三、DNA的复制过程
5.DNA复制的条件：
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的两条链分别作模板
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶等
6.DNA复制的特点：
从过程上看：
从结果上看：
边解旋边复制
半保留复制
7.DNA复制的方向：
新链的延伸方向只能是
子链的5’-端到3’-端
真核生物DNA复制：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。
8.DNA复制的结果：
形成两个完全相同的DNA分子
9.DNA能够准确复制的原因：
DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板通过碱基互补配对
通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。
10.DNA复制的意义：
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。
11.化学键
磷酸二酯键
合成酶：DNA聚合酶、DNA连接酶
水解酶：DNA酶
氢键：断裂
DNA解旋酶
RNA聚合酶
高温裂解
DNA复制的过程
【小结】

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