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第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
一、DNA分子的结构及相关计算
1.DNA分子的结构层次
C、H、O、N、P
A、T、G、C
脱氧核糖
脱氧核苷酸
磷酸
脱氧核糖
碱基
氢键
A
T
G
C
反向平行
2.DNA分子的结构特点
(1)_____性：具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。
(2)_____性：每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)_____性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等。
多样
特异
稳定
(2)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？
(3)图中相邻的碱基之间是如何连接的？
一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接？
(1)一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？
2个，分别位于DNA分子的两端。
不能
氢键或“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”
磷酸二酯键
(4)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？
(5)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
⑨\⑩
初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，
彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(6)若某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子碱基排列方式共有4100种，对吗？
错。
第一步：画出DNA分子模式图
第二步：在图中标出碱基的比例或数量
（搞清碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占一条链上碱基的比例。）
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
A1
T2
G2
C1
A2
T1
G1
C2
3.DNA分子中的碱基数量的计算规律
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，
(1)在DNA双链中_____总数与_____总数相同，即A＋G＝T＋C。
(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一
嘌呤
嘧啶
m
1
已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的
31.3%
18.7%
答案
解析1
A1
T2
G2
C1
A2
T1
G1
C2
假设碱基总数为200
G+C=35.8% *200=35.8*2
G=C=35.8
T1=32.9%*100=32.9
C1=17.1%*100=17.1
求T2、C2占该链比例
100
100
32.9
17.1
？
？
G=C=35.8
C2=C-C1=35.8-17.1=18.7
T2=A1=100-T1-C1-G1(C1)
=100-32.9-17.1-18.7
=31.3
G+C=35.8%
解析2
G1+C1=35.8%
C2=G1=35.8%-C1
=35.8%-17.1%
=18.7%
互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同
二、DNA分子的复制
(1)沃森和克里克提出假说：DNA分子复制方式为____________。
(2)实验证据
①实验方法：_____________________________。
②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小， 一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
半保留复制
放射性同位素示踪法和离心技术
⑤实验过程
DNA的复制是以半保留方式进行的
(3)复制过程
①概念：以_________为模板合成_________的过程。
②时间：___________________________________________。
③过程：
亲代DNA
子代DNA
细胞有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期
能量
解旋
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
双螺旋结构
④特点：_____________。
⑤方式：___________。
⑥结果：形成两个完全相同的DNA分子。
⑦意义：DNA分子通过复制，将_________从亲代传给了子代，从而保持了__________的连续性。
⑧准确复制的保障：_________________________，为复制提供了精确的模板；
通过______________，保证了复制能够准确地进行。
边解旋边复制
半保留复制
遗传信息
遗传信息
DNA具有独特的双螺旋结构
碱基互补配对
DNA复制
概 念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时 间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
场 所
真核生物：
主要是细胞核，线粒体和叶绿体中也存在
特 点
半保留复制
（方式）
边解旋边复制
多起点复制
真核生物整个DNA分成几个片段同时复制，提高效率；原核生物DNA复制时只有一个起点
原核生物：
拟核、细胞质（细胞质基质）
意 义
①遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续
②复制出错出现基因突变，为进化提供了原始的选择材料
(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
教材热点拓展
JIAO CAI RE DIAN TUO ZHAN
前者使氢键打开，DNA双链解旋；
后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。
答案
(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程呢？
(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子代DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子代DNA将于何时分开？
蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；
哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。
刚复制产生的两个子代DNA分子分别位于两条姐妹染色单体上；
在无基因突变等变异情况下应完全相同；
两个子代DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开
今日作业
有关计算
DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：
（一）子代DNA分子数为 2n 个
1、含有亲代链的DNA分子数：
2、只含亲代链的DNA分子数：
3、不含亲代链的DNA分子数：
4、含子代链的DNA分子数：
2个
0个
（2n -2）个
2n 个
（二）子代脱氧核苷酸链数为 2n+1 个
1、亲代脱氧核苷酸链数：
2、新合成的脱氧核苷酸链数：
2条
（2n+1 -2）条
（四）若模板DNA中含有m个碱基，其中A有a个，则：
1、连续复制n次需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数：
2、第n次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数：
(m/2-a)×(2n-1)
(m/2-a)×2n-1
（三）若亲代DNA中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
1、连续复制n次需要消耗该脱氧核苷酸数：
m (2n-1)
2、第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数：
m 2n-1
1.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，其结果可能是
A.含有14N的DNA分子占100%
B.复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C.含15N的链占1/8
D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
√
答案
利用图示法理解：
细胞分裂与DNA复制的相互关系
例.小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是
A.初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记
B.次级精母细胞中每条染色体都被标记
C.只有半数精细胞中有被标记的染色体
D.产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等
D

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