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第三章 基因的本质
第3节 DNA的复制
问题探讨
　　沃森与克里克在自然杂志发表了“DNA双螺旋结构” 的论文。文章的结尾说到“我们不是没有注意到，我们提出的特定配对关系，或许意味着遗传物质可能的复制机制。”
1953年4月25日
A
C
G
T
大小和形状几乎完全相同
　　沃森与克里克又发表了第二篇论文。提出DNA双螺旋结构的两个重要遗传学意义。
　　第一个意义是，因为A=T碱基对和C≡G碱基对的大小和形状几乎完全相同，所以任何碱基的排列顺序都容许存在双螺旋结构中。
1953年5月
DNA复制的推测
　　第二个意义就是关于DNA分子的复制方式。他们认为，如果DNA是遗传物质，细胞分裂时它就必须相当精准的复制，然后分配到子细胞中。
DNA复制的推测
DNA复制的推测
所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA→2DNA。
DNA分子是如何复制的？
DNA复制的推测
DNA的复制方式是××复制
子一代
子二代
亲代
全保留复制
半保留复制
弥散复制
DNA复制的推测
　　沃森和克里克提出了DNA自我复制的假说：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模版的单链上。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，因此这种复制方式为半保留复制。
DNA半保留复制的实验证据
1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA的确是以半保留的方式复制的。
1.DNA无法用肉眼看到，如何才能分辨DNA？
2.复制前的亲代DNA和复制后的子代DNA如何区分？
DNA半保留复制的实验证据
探究DNA分子的复制方式
实验方法：
实验材料：
同位素标记法、密度梯度离心法
大肠杆菌
实验过程：
DNA半保留复制的实验证据
大肠杆菌在含15NH4Cl
的培养液中培养若干代
转移到含14NH4Cl
的培养液
14N/14N
15N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
繁殖一代
繁殖二代
重带
中带
中带+轻带
大肠杆菌在含15NH4Cl
的培养液中培养若干代
转移到含14NH4Cl
的培养液
14N/14N
15N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
繁殖一代
繁殖二代
DNA半保留复制的实验证据
重带
如果→全保留复制
重带+轻带
3/4重带+1/4轻带
14N/14N
15N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
DNA半保留复制的实验证据
重带
中带
中带
如果→弥散复制
大肠杆菌在含15NH4Cl
的培养液中培养若干代
转移到含14NH4Cl
的培养液
繁殖一代
繁殖二代
DNA复制的过程
1.概念：
2.场所：
3.时期：
4.条件：
5.过程：
6.特点：
7.结果：
8.意义：
DNA复制的过程
DNA复制的过程
1.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
2.场所：
细胞核
（主要）、线粒体、叶绿体
3.时期：
间期：有丝分裂前、减数第一次分裂前
无丝分裂前
DNA复制的过程
4.条件：
模板：
原料：
能量：
酶 ：
DNA的两条母链
游离的脱氧核苷酸（四种）
ATP
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
5.过程：
解旋→合成互补子链→复旋形成子代DNA
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
DNA复制的过程
解旋酶
1.解旋：在解旋酶的作用下，双链螺旋的DNA打开氢键，解开成为两条单链，每条单链均作为模板合成新的DNA。
DNA聚合酶
2.合成：以两条母链为模板，4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成为两条新的子链。
母链(模板链)
子链(新合成的链)
四种脱
氧核苷酸
3.复旋：一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子。
DNA复制的过程
6.特点：
边解旋边复制；半保留复制
7.结果：
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
为什么DNA分子可以精确的复制呢？
（1）独特的双螺旋结构提供了精确的模板
（2）碱基互补配对原则保证了复制准确进行
DNA复制的过程
8.意义：
将遗传信息从亲代细胞传给子代细胞，保持了遗传信息的连续性。
复制正确
复制出错
遗传
变异
真核生物与原核生物DNA复制的区别
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。
原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。
DNA半保留复制的计算
代表含15N的DNA单链
代表含14N的DNA单链
两条并排代表一个DNA
取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，则：
DNA半保留复制的计算
1.子代DNA分子中，含14N的有____个，只含14N的有________个。
2.复制多次后，含15N的DNA分子是____个，占总数的比例为_______。
3.子代DNA分子的链中：总单链数为______条。含15N的单链数是____条，占总数的__________。
4.若亲代DNA分子含某种脱氧核苷酸m个，经n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸____________个。
2n
2n-2
2
1/2n-1
2n+1
2
1/2n
m×(2n-1)
取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，则：
学科思维导图
下节课继续学习
基因通常是有遗传效应的DNA片段

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