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DNA是主要的遗传物质，携带着大量的遗传信息。作为遗传物质，必须具有精准的自我复制能力，将这些遗传信息传递给下一代。DNA是如何复制的呢？
DNA的复制
第3节
第三章基因的本质
学习目标
01
02
运用假说-演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留的方式进行复制。
概述DNA复制的条件、过程和特点。
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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”。
问题探讨
提出问题：
DNA是如何复制的
作出假说：
？？？
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，游离的脱氧核苷酸依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，这种复制方式被称做半保留复制。
沃森和克里克提出DNA自我复制假说：
半保留复制
一
对DNA复制的推测
全保留
复制
一
对DNA复制的推测
其他假说：
指以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
弥散
复
制
弥散（分散）复制：镶嵌型的复制，即在子代 DNA 两条链中，母链和子链片段镶嵌存在。
探究一：要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。
探究二：DNA是肉眼看不可见的，如何做区分亲代和子代的DNA,又如何进行实验观察呢？
作出假说
DNA以半保留方式复制（全保留、弥散）
一
对DNA复制的推测
（自主学习2min：阅读教材P53及P54思考讨论部分）
科学家、实验材料、实验方法及原理、实验过程
美国生物学家梅塞尔森、斯塔尔
同位素标记法、密度梯度离心法
DNA半保留复制的实验证据
大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
二
同位素标记法
密度梯度离心法
15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，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，从而区分亲代和子代的DNA。
利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA
科学家：
实验材料：
实验方法：
DNA半保留复制的实验证据
二
15N/ 15N
-DNA
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA
离心
提取DNA
离心
？
？
？
哪个位置
？
？
？
哪个位置
实验过程：
DNA半保留复制的实验证据
二
半保留复制
分裂一次
再分裂一次
15N/ 15N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
14N/ 14N
-DNA
14N/ 14N
-DNA
14N
14N
14N
+
+
演绎推理
（合作探究：根据假说推理实验结果，完成讨论题）
DNA半保留复制的实验证据
二
2.若DNA复制的方式是全保留复制，请你预期实验结果。
全保留复制
分裂一次
再分裂一次
DNA半保留复制的实验证据
二
3. 若DNA复制的方式是弥散复制，则第一代和第二代分别出现几条带，位置如何？
中带
轻中带之间
弥散
复
制
二
DNA半保留复制的实验证据
实验验证
结论：
证明DNA的复制是半保留复制
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA的复制是弥散型复制
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
14N
15N
15N
14N
14N
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
15N
14N
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
二
DNA半保留复制的实验证据
实验验证
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
弥散复制
假说——演绎法
4.证明DNA半保留复制的实验
得出结论
DNA复制方式的探究历程:
二
学习目标
01
02
运用假说-演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留的方式进行复制。
概述DNA复制的条件、过程和特点。
三
DNA复制的过程
1.DNA复制的概念 时间？场所？
2.DNA复制过程如何进行
3.DNA复制过程需要哪些条件
4.DNA复制有何生物学意义
自主阅读教材P55-56，思考下列问题：
条件：
(3)酶：解旋酶、 DNA聚合酶等
(4)能量：ATP(物质)
(1)模板：亲代DNA的两条链(两条母链)
三
DNA复制的过程
概念：
时期：
场所：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
主要是细胞核（线粒体、叶绿体）
有丝分裂间期和
减数分裂前的间期
(2)原料：四种脱氧核苷酸
真核生物：
原核生物：
细胞质
病毒：宿主细胞
1.解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
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C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
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A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
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C
G
G
C
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T
A
T
A
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C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
三
DNA复制的过程
2.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
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
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C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
形成氢键
三
DNA复制的过程
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
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A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
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G
A
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G
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C
T
T
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
合成方向：
子链的5'端→ 3'端
DNA聚合酶形成磷酸二酯键
三
DNA复制的过程
2.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。
三
DNA复制的过程
从子链的5' 端向 3' 端延伸
方向:
（双向复制）
3.形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
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A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
三
DNA复制的过程
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
结果：
三
DNA复制的过程
1.半保留复制
2.边解旋边复制
高效
3.双向复制
4.真核生物有多个复制起点
三
DNA复制的过程
DNA复制过程有何特点
课后拓展应用2
三
DNA复制的起点和方向
(1)真核生物：多起点双向复制。
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。
拓展：学习笔记P60
复制起始时间越早，复制泡越大
(2)原核生物：单起点双向复制。
使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。
三
DNA复制的过程
DNA准确复制的原因？
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。
②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。
【资料】DNA平均每复制109个碱基对才会产生一个错误。（课后拓展应用1）
DNA进行高精确性的自我复制有何意义？
亲 代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
复制1次
复制2次
复制3次
2
4
8
=21
=22
=23
四
DNA复制的相关计算
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数：
①子代DNA (含14N)分子数＝
②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝
③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝
2n个
2个
(2n－2)个
(2)脱氧核苷酸链数：
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝
②亲代脱氧核苷酸链数(15N)＝
③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)＝
2n＋1条
2条
(2n＋1－2)条
四
DNA复制的相关计算
④只含15N的DNA分子数为__个。
0
　实战训练　
1.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是：（ ）
A．1/2 B．1/4 C．1/6 D．1/8
练：课后题第3题
汉水丑生侯伟作品
14N
14N
15N
15N
复制1次：
复制1次：m个
复制2次：3m个
将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个
（1）1次复制需要该游离的脱氧核苷酸数？
（2）2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸数？
（3）n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸数？
四
DNA复制的相关计算
复制n次：m (2n－1)个
14N
14N
亲代
14N
15N
14N
15N
15N
15N
15N
15N
复制2次：
活动探究二：
14N
14N
亲代
汉水丑生侯伟作品
14N
14N
15N
15N
复制1次：
第1次：m个
第2次：2m个
将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，
（1）第1次复制需要该游离的脱氧核苷酸数？
（2）第2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸数？
（3）第n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸数？
四
DNA复制的相关计算
第n次：m·2n－1个
14N
15N
14N
15N
15N
15N
15N
15N
复制2次：
活动探究三：
2.某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（ ）
A．三次 B．四次
C．五次 D．六次
解析:经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000＝(2n－1)·200，得n＝4。选择：B
　实战训练　
学习笔记P60典题应用4
第一
注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。
第二
第三
注意碱基的单位是“对”还是“个”。
切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。
第四
看清试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
关于“DNA复制”的四点“注意”
DNA复制的推测
DNA复制实验证据
DNA复制
全保留复制
半保留复制
实验过程
实验结果
实验结论
基本条件
过程
特点
用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离
亲代：一条DNA带（底部）
第一代：一条DNA带（中间）
第二代：两条DNA带（中间、上部）
DNA复制是半保留复制
解旋
合成子链
重新螺旋
模板
酶
能量
原料
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
边解旋边复制
解旋酶
DNA聚合酶
证明
参与
参与
　当堂检测　
课本P56课后题1、2
　课后作业　
练透P147 1-8题

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