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第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
人教版必修2
1、DNA的复制（场所、时间、条件、过程、特点、意义）；
2、DNA复制过程中的相关计算。
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？
区分亲代和子代DNA，观察子代情况
Eg:把原来的链做上标记， 然后观察它在新DNA中出现的情况。
1、这些观点各有不同，如何来证明哪个
观点是正确的？
实验
3.采取什么技术在实验中能直观地“标识”、区别亲代和子代的DNA？
同位素标记技术
14C、3H、18O、15N、32P
4.选用不具有放射性的稳定同位素（15N）标记DNA，只考虑N元素的情况，复制过程中可能会出现以下 3 种类型的DNA：
14N/14N—DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
②复制后的DNA分子是混合在一起的，怎样才能将其分离开以观察亲代和子代的情况？
密度梯度离心
分子质量不同
① 3 种类型DNA的区别是？
14N/14N—DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
轻带
中带
重带
二、DNA半保留复制的实验证据
【作出假设】
DNA是以半保留的方式复制的
【设计实验】
（1）实验材料：
大肠杆菌
（2）实验方法：
同位素标记法和密度梯度离心技术
1.实验者：梅塞尔森和斯塔尔
（3）实验原理：
15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的 不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度 ；利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
相对原子质量
大
二、DNA半保留复制的实验证据
亲 代
第 一 代
第 二 代
大肠杆菌15NH4Cl培养液生长若干代
细胞分裂一次
14NH4Cl培养液
细胞再分裂一次
半保留
复制
全保留
复制
收集大肠杆菌提取DNA
收集大肠杆菌提取DNA
收集大肠杆菌提取DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
15N/15N—DNA
15N/14N
14N/14N
14N/14N
15N/15N—DNA
14N/14N—DNA
15N/15N
15N/14N—DNA
15N/14N
14N/14N
14N/14N
14N/14N
请用笔画出试管中DNA相对位置的预期结果
【演绎推理】
复制后得到的子一代和子二代DNA的组成是怎样的？
科学家完成上述实验，结果如下：
证明了DNA的复制是以 的方式进行的。
亲 代
第一代 第二代
二、DNA半保留复制的实验证据
半保留
二、DNA半保留复制的实验证据
② 假设 DNA的复制方式是半保留复制。（提出假说）
③ 设计实验，预测子代DNA的情况。 （演绎推理）
④ 完成实验，检测子代DNA的情况。 （实验验证）
⑤ DNA的复制方式是半保留复制。 （得出结论）
① DNA是如何复制的？ （提出问题）
假
说
演
绎
法
【资料2】1958年，科学家泰勒将正常条件下生长的蚕豆幼苗，置于含有3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，检测根尖细胞第一次有丝分裂中期染色单体的放射性情况。
进一步实验验证
复制
复制
复制
半保留
复制
全保留
复制
三、DNA分子复制的过程
大胆推测：结合你所学的内容，你认为DNA复制可能发生在时间？复制形成子代DNA所需的原料是？复制时两条脱氧核苷酸链是否需要解开？若需要，会断开什么键？原料连接形成新的脱氧核苷酸链时需要形成什么键？
阅读归纳：阅读55-56页《DNA复制的过程》，观察图3-10，找出DNA复制的时间、过程、原料、模板、酶、结果、意义以及DNA能够准确复制的原因。
三、DNA分子复制的过程
2.时间： 。
细胞分裂前的间期
1.概念： 。
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
3.场所
真核细胞：
主要在细胞核中，线粒体、叶绿体
原核细胞：
主要在拟核中，质粒
4.过程：
①解旋：在细胞提供的 的驱动下， 酶将DNA双螺旋的两条链解开。
②合成子链： 酶等以解开的 为模板，以细胞中游离的 为原料，按照 ___ _原则，各自合成与母链互补的一条子链。
③重新螺旋：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
能量
解旋
DNA聚合
4种脱氧核苷酸
碱基互补配对
每一条母链
母链（模板链）
子链
母链（模板链）
子链
三、DNA分子复制的过程
母链a
母链b
子链c
子链d
5.结果：复制结束后，一个DNA分子经复制后形成了两个________的DNA分子，它们通过细胞分裂分配到子细胞中。
完全相同
遗传信息
6.意义：DNA通过复制，将 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。
7.DNA能够精准复制的原因：
①DNA独特的 结构，为复制提供了精确的模板。
②通过 ，保证了复制能够准确地进行；
碱基互补配对
双螺旋
观看视频，注意子链延伸的方向
三、DNA分子复制的过程
新链的延伸方向只能是5’-端到3’-端
复制方向：
5’
3'
DNA聚合酶
DNA连接酶
引物
5’
5’
3'
3'
3'
5’
DNA聚合酶
解旋酶
三、DNA分子复制的过程
已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。
果蝇DNA的电镜照片
复制泡
拓展应用
三、DNA分子复制的过程
5.DNA复制的特点：
①边解旋边复制
②半保留复制
③多起点复制
④双向复制
①
②
③
四、与DNA分子复制有关的计算
假设将1个全部被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基上复制n次
子代DNA分子数 ，含15N的DNA分子数 ，含14N的DNA分子数 ，只含 15N的分子数 ，只含14N的DNA分子数 。
1.DNA分子数
2.脱氧核苷酸链数
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数 ，含15N的脱氧核苷酸链数 ，含14N的脱氧核苷酸链数 。
3.消耗的游离的脱氧核苷酸数
假设亲代DNA分子中含有m个碱基对，腺嘌呤脱氧核苷酸p个
经过n次复制，共消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为 ；
在第n次复制，消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为 ；
2n-2
2
2n
0
2n
2n+1
2
2n+1-2
p× (2n-1)
p×2n-1
经过n次复制，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为 ；
（n-p）× (2n-1)
例1.将一个双链DNA分子标记32P，在不含放射性的环境中复制3次后，含放射性的DNA分子数占 。
1/4
例2.一个T2噬菌体含1个DNA分子。将一个T2噬菌体标记32P，在不含放射性的大肠杆菌中繁殖得到100个子代噬菌体，其中含有放射性和不含放射性的噬菌体数之比为 。
1：49
例3.某双链DNA分子含有1000个碱基对，其中胸腺嘧啶占30%。该DNA分子复制3次需要消耗鸟嘌呤 个；该DNA分子第3次复制时，需要消耗鸟嘌呤 个。
2800
1600
四、与DNA分子复制有关的计算
四、与DNA分子复制有关的计算
例4.将一个蛙的受精卵中一条染色体标记32P，在不含放射性的环境中经过3次有丝分裂后，含有放射性的细胞数占总数的 。
1/4
例6.将精原细胞中全部染色体标记32P，在不含放射性的环境中进行减数分裂，含有放射性的精细胞数占总数的 。
100%
例5.如果将一个蛙的受精卵中全部染色体（26条）标记32P，在不含放射性的环境中连续两次有丝分裂后，含有放射性的细胞数为 。
2个、3个或4个
例7：将水稻的一个根尖分生区细胞中全部染色体（24条）标记32P，在不含放射性的培养液中：
（1）细胞在第一次有丝分裂中期和后期分别有多少条染色体含有放射性？
（2）细胞在第二次有丝分裂中期和后期分别有多少条染色体含有放射性？
48
24
24
24
四、与DNA分子复制有关的计算
⑴G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0 、G1 、G2 。
A
B
D
⑵G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是 。
⑶图中 ① 、 ②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是： ， 。
⑷上述实验结果证明了DNA的复制方式是 。
0:1:1
31P
31P 和32P
半保留复制
8.以含有31P标志的大肠杆菌放入32P的培养液中，培养2代。离心结果如右：

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