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第三章 基因与的本质
第3节：DNA的复制
《核酸的分子结构》论文节选
复制机制可能是怎样的？
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双螺旋的两条链,然后通过碱基互补配对合成互补链。
为什么用“可能”？
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。
问题探讨
DNA的复制
01
02
03
DNA复制的过程
DNA半保留复制的实验证据
DNA复制的计算
一
对DNA复制的推测
DNA半保留复制的实验证据
情境一
(1)半保留复制
(2)全保留复制
(3)弥散复制
对DNA 复制的推测，科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制、分散复制，如下图所示。为了解DNA的复制方式，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了实验，
【任务1】
运用假说一演绎法探究DNA的复制方式。
1.实验方法： 技术和 技术。
同位素标记
密度梯度离心
2.实验原理：
中带
14N/14N
轻带
重带
根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA
15N/14N
15N/15N
14N、15N是氮元素中两种相对原子质量不同的稳定同位素，不具有放射性，通过 区分亲代DNA与子代DNA。含15N的DNA比含14N的DNA密度大,需借助_____________技术将大肠杆菌不同DNA分开
同位素标记技术
密度梯度离心
3.探究DNA的复制方式
(1)提出问题：DNA以什么方式复制
(2)作出假设：DNA以 方式复制。
半保留复制
全保留复制
弥散复制
【任务1】
运用假说一演绎法探究DNA的复制方式。
按三种假说演绎推理,将预测结果画在以下试管：
第一代
第二代
亲代
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
(1)半保留复制
(2)全保留复制
(3)弥散复制
(3)演绎推理(预期实验结果)
最早可根据第_____代细菌DNA的离心结果来判断是全保留还是半保留复制；最早根据第____代细菌 DNA 的离心结果来判断是分散复制还是半保留复制。
一
二
【任务1】
运用假说一演绎法探究DNA的复制方式。
(4)实验验证
分裂一次
提取DNA
离心
15NH4CI
15N/ 15N-DNA
14NH4Cl
再分裂一次
繁殖若干代
上
中
下
上
中
下
提取DNA
离心
上
中
下
15NH4CI
提取DNA
离心
14NH4Cl
14NH4Cl
【任务1】
运用假说一演绎法探究DNA的复制方式。
中带
轻带
重带
分裂一次
再分裂一次
亲 代
子一代
子二代
15N/14N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
DNA的复制是以半保留方式进行的
15NH4CI
14NH4Cl
14NH4Cl
实验结果只与假说一相符合
(5)实验结果
【任务1】
运用假说一演绎法探究DNA的复制方式。
对点训练
1.研究人员分别在含15NH4Cl和14NH4Cl的培养液中培养大肠杆菌，用以研究DNA的复制特点。图甲代表的化合物由①②③三部分构成；图乙是利用离心技术将提取到的大肠杆菌DNA进行检测得到的结果。下列有关说法错误的是
对点训练
课堂检测
A.让大肠杆菌在含15NH4Cl培养液中繁殖
多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅱ
所示结果
B.让大肠杆菌在含14NH4Cl培养液中繁殖多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅰ所示结果
C.将15N标记的大肠杆菌置于含14NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测，可得Ⅲ所示结果
D.将14N标记的大肠杆菌置于含15NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测，15N标记的是图甲的①处
2.下列有关说法错误的是( )
对点训练
对点训练
课堂检测
D
DNA复制的过程
二
情境二
科学家利用大肠杆菌进行了DNA复制方式的实验探究，大肠杆菌DNA呈环状，下图表示其复制过程。
复制原点
旧链
新链
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
随着染色体的复制而完成的
减数分裂前的间期
1.DNA复制的概念：
2.发生时期：
3.场所：
真核生物
细胞质：线粒体、叶绿体
细胞核(主要)
原核生物
拟核
（质粒）
细胞质
病毒：
宿主细胞
有丝分裂间期
无丝分裂之前
【任务2】
概述DNA复制的条件、过程、特点及意义
一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子
(3)重新螺旋
(1)解旋
氢键断裂双链解开
细胞提供能量
解旋酶作用
(2)合成子链
①模版：
②原料：
③酶：
④原则：
解开的每一条母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
⑤方向：
5′—端
3′—端
4. DNA复制的过程
【任务2】
概述DNA复制的条件、过程、特点及意义
(1)大肠杆菌DNA的复制特点是______________________________________；
真核生物是 。
半保留复制、边解旋边复制、单起点双向复制
半保留复制、边解旋边复制、多起点双向复制
(2)在复制速率相同的前提下，图2中DNA是从其最 开始复制的，这种复制方式提高了 。
图1:大肠杆菌
图2:真核生物
旧链
新链
右边
DNA复制的效率
4. DNA复制的特点
【任务2】
概述DNA复制的条件、过程、特点及意义
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。
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。
5.如何保证复制具有高的准确性？
6.DNA进行高精确性的自我复制有何意义？
【任务2】
概述DNA复制的条件、过程、特点及意义
1.下列有关 DNA 复制的叙述，错误的是（ ）
A.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则和精确的模板
B.DNA 复制具有边解旋边复制、半保留复制等特点
C.复制后的一对同源染色体中含有 4 条脱氧核苷酸链
D.DNA 通过复制，保持了亲代和子代遗传信息的连续性
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
C
2.如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是（ ）
A.DNA分子在酶①的作用下水解
成脱氧核苷酸，酶②催化碱基
对之间的连接
B.在复制过程中解旋和复制是同时进行的
C.解旋酶能使双链DNA解开，该过程不需要消耗ATP
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
B
DNA复制的计算
三
①子代DNA分子数 ：
②只含15N的DNA数 ：
③含15N的DNA数 ：
④只含14N的DNA数 ：
⑤含14N的DNA数 ：
(1)子代DNA：
2n个
0个
2个
2n-2个
2n个
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
假设将一个全部被15N标记的大肠杆菌双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
【任务3】
DNA复制的相关计算规律
(2)脱氧核苷酸链数：2×2n=2n+1
①含15N的链数 ：
②含14N的链数 ：
③子代DNA中被标记的DNA所占的比例 ：
④子代中被标记的链占总链数的比例 ：
2条
2n+1-2条
2/2n=1/2n-1
2/2n+1=1/2n
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
假设将一个全部被15N标记的大肠杆菌双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
【任务3】
DNA复制的相关计算规律
(1)复制n次，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数？ 个
亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸数为m个，则：
(2)复制第n次时，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数？ 个
m（2n-1）
m·2n-1
请你讲解上述公式的由来
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
【任务3】
DNA复制的相关计算规律
1.未被32P标记的某DNA分子中含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，以含32P的化合物为原料，DNA分子连续复制三次。下列有关叙述错误的是（ ）
A.所有子代DNA分子都含有32P
B.子代DNA分子中，可能出现只有一条链含32P
C.第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4 900个
D.子代DNA分子中不含32P的脱氧核苷酸链占总链数的1/8
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
C
2.一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是（ ）
A.该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个
B.第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶8
D.复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶4
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
C
本节小结
DNA的复制
对DNA复制的推测
DNA半保留复制的实验证据
DNA复制的过程
DNA复制的相关计算
解旋
合成子链
形成子代DNA
(1)半保留复制
(2)全保留复制
(3)弥散复制
方法
假说——演绎法

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