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主讲老师：
§ 3-3 DNA的复制
高中生物必修二
碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
这句话中，为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？
问题探讨
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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。”
提示：碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制，可能需要先解开DNA的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
讨论
提示：科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data andstereo- chemical arguments.
It has not escapedour notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.
Full details of the structure,includingthe con- ditions assumed in building it, together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere.
《核酸的分子结构》论文节选
对DNA复制的推测
沃森和克里克发表的第二篇论文中提出了遗传物质半保留复制的假说：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两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。新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链。
提出假说
对DNA复制的推测
是指以DNA一条链为模板，新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链。
半保留复制
是指以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
全保留复制
半保留复制证明
1958年
时间
大肠杆菌
实验材料
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
科学家
同位素标记技术
实验技术
半保留复制证明
15N和14N是N元素的两种稳定同位素，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，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
实验思路
半保留复制证明
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
第一代
第二代
提取DNA，离心
转移到含14NH4Cl的培养液中
密度
低
高
细胞分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
细胞再分裂一次
15N/15N-DNA
如果DNA复制是半保留复制
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
标记大肠杆菌
转移培养
提取DNA、离心
观察记录
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
实验过程
假设DNA是半保留复制，离心后试管中DNA的位置会是怎样的呢？请运用演绎推理来分析实验过程，完成预期，填写图中方框。
实验预期
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
半保留复制证明
实验结果与上述预期相符。
实验结果
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
第一代
第二代
提取DNA，离心
转移到含14NH4Cl的培养液中
密度
低
高
细胞分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
细胞再分裂一次
15N/15N-DNA
如果DNA复制是半保留复制
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
实验结果证明，DNA的复制是以半保留的方式进行的。
实验结论
半保留复制证明
假如全保留复制是正确的，实验预期又会是怎样的？
思考
Thinking
半保留复制证明
DNA复制的过程
定义
DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
时期
细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
条件
模板：亲代DNA分子两条链
原料：4种脱氧核苷酸
能量：由细胞呼吸提供。
酶：解旋酶和DNA聚合酶等
DNA复制的过程
解旋：复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。
双链DNA分子
碱基配对：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的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。
延伸：随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。
螺旋：同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
DNA复制的过程
DNA复制的结果及特点
形成两个与亲代完全相同的DNA分子；
半保留复制；
新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。
DNA复制的结果
边解旋边复制
DNA复制的特点
DNA复制的结构基础（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，保证了复制能够准确地进行。
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。
P
F1
F2
有关DNA复制的计算
规律
一个双链DNA分子连续复制n次可形成__个子代DNA分子，且含有最初母链的DNA分子有__个，含有母链的子代DNA分子占所有子代DNA分子总数的____%。
有关DNA复制的计算
规律
若一个双链DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，该DNA分子连续复制n次:
可消耗游离的该种脱氧核苷酸____个。
第n次复制消耗游离的该种脱氧核苷酸_______个。
训练
某个DNA片段由100个碱基对组成，A＋T占碱基总数的30%，若该DNA片段第3次复制需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为(　　)
A.200 B.280 C.360 D.490
B
DNA的相对分子质量计算
分析
n个脱氧核苷酸聚合形成DNA（或基因），每个脱氧核苷酸的平均相对分子质量为a，则真核细胞核DNA（双链链状）的相对分子质量为：
n×a－(n－2)×18

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