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(共33张PPT)
第3节 DNA的复制
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时间：真核生物中，细胞分裂前的间期（有丝分裂前的间期、
减数分裂前的间期），随染色体的复制而完成
③场所：真核生物中，细胞核（主要）、叶绿体和线粒体；
原核生物中，拟核（主要）、细胞质基质（质粒）；
病毒的DNA复制发生在宿主细胞内。
DNA复制的过程
解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开
C
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A
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3'
5'
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3'
5'
ATP
解旋酶
合成子链：DNA聚合酶等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。
C
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A
DNA聚合酶
5'
3'
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G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
形成磷酸二酯键
③子链延伸：通过DNA聚合酶形成磷酸二酯键，从5’→3’延伸。
④形成子代DNA：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
C
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3'
5'
T
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C
G
C
G
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A
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A
T
A
T
A
5'
3'
模板：亲代DNA分子的两条链
④条件：
原料：细胞中游离的4种脱氧核糖核苷酸
能量： ATP
酶： 解旋酶（破坏氢键）
DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）等
⑤原则：碱基互补配对原则
⑥特点：边解旋边复制；半保留复制；多起点、双向复制
⑦方向：从子链的5' 端向 3' 端延伸。
⑧DNA准确复制的原因：
DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。
通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
⑨意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，
从而保持了遗传信息的连续性。
原核生物DNA复制的特点：
特点：边解旋边复制 单起点、双向复制
方式：半保留复制
1
对DNA复制的推测
半保留复制假说
提出者：沃森和克里克
内容：
DNA复制时，DNA双链螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；
解开的2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。
特点：新合成的每个DNA分子，都保留了
原来DNA分子中的一条链。
亲代DNA
全保留复制假说
分散复制假说
复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，
分散进入子代的每条链中。
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。新合成的DNA分子，一全新，一全旧。
亲代DNA
亲代DNA
DNA半保留复制的实验证据
证明DNA复制是半保留复制，
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。
全保留复制
半保留复制
分散复制
科学家：梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）
实验材料：大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
实验方法：同位素标记技术、密度梯度离心
怎样区分亲代和子代的DNA？
杂交带
先用15NH4Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，使其DNA几乎都是15N标记。
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。
将提取的DNA进行离心，记录离心管中DNA的位置
实验过程：
半保留复制
15N
14N
14N
14N
15N
14N
亲代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
演绎推理：
15NH4Cl
14N
15N
14N
15N
14N
14N
重带
中带
轻带
中带
14NH4Cl
14NH4Cl
亲代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
15N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
15N
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
全保留复制
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
演绎推理：
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
子一代
子二代
亲代
细胞再
分裂一次
15N
15N
细胞
分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
分散复制
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
转移到14NH4Cl的培养液中
演绎推理：
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
15N
14N
14N
14N
15N
14N
亲代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
15NH4Cl
14N
15N
14N
15N
14N
14N
真正的实验验证
排除
全保留复制
排除分散复制
14NH4Cl
14NH4Cl
作出假说
演绎推理
实验验证
2.推测可能的复制方式
3.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
5.结论：DNA复制是半保留复制
1.DNA是如何复制的
提出问题
半保留复制
全保留复制
分散复制
假说——演绎法
4.证明DNA半保留复制的实验
得出结论
实验结论：DNA的复制是半保留复制。
第二节课
特点：边解旋边复制；多起点、双向复制
真核生物DNA复制的特点：
方式：半保留复制
原核生物DNA复制的特点：
特点：边解旋边复制 单起点、双向复制
方式：半保留复制
2
DNA复制的相关计算
亲代DNA
子一代
子二代
子三代
15N
14N
15N
15N
14N
15N
转移到含有14N培养基
DNA分子数复制n次:
(1)子代DNA分子总数
(2)含15N的DNA分子数
(3)只含15N的DNA分子数
(4)含14N的DNA分子数
(5)只含14N的DNA分子数
(6）含14N/15N的杂种DNA分子
脱氧核苷酸链数
(7)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数
(8)含15N的脱氧核苷酸链
(9)含14N的脱氧核苷酸链
(10）含母链的DNA数
消耗的脱氧核苷酸数（碱基数）
设一个亲代DNA分子含有A腺嘌呤m个
m（2n-1）
①则经过n次复制，共需要消耗游离的腺嘌呤A多少个：
②在第n次复制时，需要消耗腺嘌呤A多少个：
m×2n-1
1.某个DNA片段由500对碱基组成，A+T占碱基总数的34%，该DNA片段复制3次，共需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ）
A.990 B.1650 C.1320 D.2310
间期
前期、中期
后期
末期

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