资源简介

如果要复活恐龙，应该怎么办？
让恐龙复活的关键是什么？
远古化石：被琥珀困住的蚊子
第3章 基因的本质
DNA的复制
第3章 第3节
对DNA复制的推测
DNA半保留复制的实验证据
DNA复制的过程及其特点
习题巩固
目
录
01
02
03
04
CONTENTS
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”。
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 and stereo-chemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material.
Full details of the structure, including the con-ditions assumed in building it , together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere.
问题探讨
对DNA复制的推测
全保留复制：母链分开，分别复制形成两条子链DNA，此后两条母链彼此结合，恢复原状。子链互补结合形成一条新DNA分子。
半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的；
复制
一次
复制
一次
复制
一次
DNA半保留复制的实验证据
【合作探究】教材P53-55DNA半保留复制实验
要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？
通过实验区分亲代和子代的DNA
如何做区分亲代和子代的DNA,又如何进行实验观察呢？
同位素标记法
如果用同位素进行标记,可标记什么元素?
可标记C、H、O、N、P等元素
DNA半保留复制的实验证据
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；
形成的不同密度的DNA分子应如何区分？
密度梯度离心
15N/15N-DNA
重带
15N/14N-DNA
中带
14N/14N-DNA
轻带
DNA半保留复制的实验证据
实验者：
实验材料：
实验方法 ：
大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
同位素标记技术和密度梯度离心技术
实验过程 ：
让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
实验原理 ：
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分离开含有不同N元素的DNA。
DNA半保留复制的实验证据
实验过程 ：
①先用15NH4Cl培养液培养大肠杆菌
②让大肠杆菌繁殖若干代（DNA几乎都是15N标记）
③将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中
④在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA
⑤将提取的DNA进行离心，记录离心管中DNA的位置
DNA半保留复制的实验证据
【合作探究】教材P53-55DNA半保留复制实验
演绎推理绘制DNA的半保留复制、全保留复制实验过程及预期结果
DNA半保留复制的实验证据
全保留复制
亲代
子一代
子二代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
15N
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
细胞
分裂
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞
分裂
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
DNA半保留复制的实验证据
15N
14N
14N
14N
15N
14N
亲代
子一代
子二代
细胞
分裂
15N
15N
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞
分裂
提取DNA离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
半保留复制
提取DNA离心
提取DNA离心
14N/14N-DNA
DNA半保留复制过程
【合作探究】教材P55-56完成以下问题
有丝分裂间期、减数第一次分裂前间期（细胞分裂前的间期）
时间：
场所:
真核生物：
原核生物：
病毒：
亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
拟核、细胞质（质粒）
宿主细胞内
概念：
过程:
DNA半保留复制过程
DNA半保留复制过程
解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
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C
G
A
T
C
G
T
A
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A
T
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
A
C
G
G
C
C
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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
DNA半保留复制过程
合成子链：游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
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C
G
G
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G
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C
C
G
A
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C
G
A
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A
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A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
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C
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C
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T
A
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A
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G
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C
G
A
G
C
T
T
形成氢键
DNA半保留复制过程
合成子链：在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
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
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
T
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C
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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
形成磷酸二酯键
DNA半保留复制过程
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
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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
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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'
DNA半保留复制过程
条件:
原则:
特点:
③能量
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等
由细胞代谢提供的ATP
边解旋边复制、 多起点双向复制、半保留复制
①模板
②原料
④酶
碱基互补配对原则
从子链的5' 端向 3' 端延伸
方向:
结果：
1个DNA复制出两个完全相同的DNA分子。
意义：
DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
DNA半保留复制过程
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。
DNA半保留复制过程
拓展
原核生物与真核生物DNA复制区别
DNA复制相关计算
第一代
第二代
第三代
第n代
….
…….
15N
15N
DNA分子数
子代DNA分子数
含15N的DNA分子数
含14N的DNA分子数
只含15N的DNA分子数
只含14N的DNA分子数
2n个
2个
2n个
0个
2n-2个
DNA复制相关计算
第一代
第二代
第三代
第n代
….
…….
15N
15N
脱氧核苷酸链数
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数
子代含15N的脱氧核苷酸链数
子代含14N的脱氧核苷酸链数
2n+1条
2条
2n+1-2条
复制消耗脱氧核苷酸链数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个。
经过n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸
第n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸
m×(2n-1) 个
m×2n-1 个
DNA复制相关计算
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。
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,含有母链的DNA分子都只有两个。
看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”,
“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。
DNA复制有关计算注意事项
某DNA分子有碱基200对，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60%，则该DNA分子连续复制两次所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为
A．80 B．160 C．240 D．320
将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制二次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是
A．1/2 1/4 B．1/4 1/4 C．1/4 1/8 D．1/2 1/8
(2022·泰安)一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104
B．复制过程需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．含有放射性的子代DNA分子的两条链都有放射性
D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
有丝分裂中染色体标记情况
拓展题型
DNA复制后DNA分子存在位置与去向
用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示：
过程图解
第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA；
第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，含有放射性的细胞有2或3或4个。
蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的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分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是
A.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
用32P标记了某玉米体细胞(正常体细胞含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，完成了两次细胞分裂。下列有关叙述错误的是
A.在第一次细胞分裂的中期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染
色体数分别是20和20
B.在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染
色体数分别是40和40
C.在第一次分裂完成后，形成的两个子细胞中染色体上的DNA都是有一
条链含32P，另一条链不含32P
D.在第二次分裂完成后，形成的四个子细胞中含32P的染色体数从0到20
都有可能
减数分裂中染色体标记情况
拓展题型
DNA复制后DNA分子存在位置与去向
过程图解
用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：
规律总结：在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合”状态，即15N/14N－DNA，子细胞的所有染色体都含15N。
(2025·吉林通化高一期中)如图A点时用32P标记果蝇精原细胞所有DNA的双链，然后置于只含31P的培养液中培养，发生了a、b连续两个分裂过程。下列相关叙述，正确的是
A.CD段细胞中一定有2条Y染色体
B.GH段细胞中可能有两条Y染色体
C.GH段细胞中含32P的染色体一定有8条
D.IJ段细胞中含32P的染色体可能有8条

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