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第3节 DNA的复制
人教版必修2·第3章
科学家们
DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链
威尔金斯
富兰克林
应用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱。
沃森、克里克
构建了一个将碱基安排在双螺旋内部，脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部的DNA双螺旋结构
查哥夫
在DNA中，A与T的数量相等，C与G的数量相等。
提出问题：DNA以什么方式进行复制呢？
自学指导5min
仔细阅读课本P53-55，在书本上勾出下列问题的答案，并思考两个问题
1、对DNA复制的方式作出了哪几种推测？
2、在证明DNA半保留复制的实验中用到的实验材料和实验技术分别是？
3、离心后试管中DNA的位置代表什么？
思考题
1、第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？
2、复制n次，子代DNA数为多少？
(1)提出者：沃森和克里克
一、对DNA复制的推测
(2)假说内容
①解旋：DNA复制时，DNA ，
互补的碱基之间的 断裂。
②复制： 作为复制的模板，
游离的 为原料，依据 原则，
通过形成 ，结合到作为模板的单链上。
(3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了 ，这种复制方式被称作 。
1、半保留复制
双螺旋解开
氢键
解开的两条单链
脱氧核苷酸
碱基互补配对
氢键
原来DNA分子中的一条链
半保留复制
半保留复制
2.全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
3.分散复制（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。
全保留复制
分散复制
探究DNA分子复制方式
实验设计
关键:
区分亲、子代DNA
实验方法:
同位素标记法和密度梯度离心技术
实验材料:
大肠杆菌
实验者 :
梅塞尔森和斯塔尔
二、DNA半保留复制的实验证据
密度梯度离心技术
中带
(中间)
重带
(下部)
15N/15N
15N/14N
轻带
(上部)
14N/14N
15N
14N
—— 密度大
—— 密度小
如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N/14N-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
提取DNA，离心
转移到含14NH4Cl的培养液中
提取DNA，离心
提取DNA，离心
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
证明DNA半保留复制的实验
实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
重带
中带
轻带
中带
15N/15N-DNA
密度
低
高
复制1次
复制2次
复制3次
N
15
N
14
N
15
N
15
N
15
N
15
N
15
N
14
N
15
N
15
N
14
将含15N标记的DNA放在含14N的培养基中连续复制3代，子代DNA含N情况是什么？
问题探讨
总结
子代DNA分子数 个；
只含15N的DNA数 个；
含15N的DNA数 个；
只含14N的DNA数 个；
含14N的DNA数 个。
2n
0
2
2n-2
2n
含15N的链数 条；
含14N的链数 条；
子代DNA中被标记的DNA所占的比例 ；
子代中被标记的链占总链数的比例 。
2
2n+1-2
2/2n = 1/2n-1
2/2n+1 = 1/2n
例：将 15N标记的DNA分子放在 14N 的培养基上培养， 经过3次复制，在所形成的子代 DNA中，含15N 的DNA占总数的比例和含15N的脱氧核苷酸链占总数的比例各为（ ）和（ ）
　A．1/16　B．l／8　C．1／4　　D．1／2
①
子一代
②
子二代
亲代
①
③
子三代
C
B
三、DNA复制的过程
真核生物：细胞核（主要）、
叶绿体、线粒体（半自主细胞器）
原核细胞：拟核、细胞质（质粒）
病毒： 在活的宿主细胞内
即有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期
1．DNA复制的概念
以亲代DNA的两条链作为模板合成子代DNA的过程。
2．发生时期
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
3．发生场所
4、DNA复制的条件
DNA的两条链（母链）
四种脱氧核苷酸
解旋酶；DNA聚合酶等
由细胞代谢提供ATP
模板:
原料:
能量:
酶:
碱基互补配对原则
原则:
以两条母链为模板，4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成为两条新的子链。
在解旋酶的作用下，双链螺旋的DNA打开氢键，解开成为两条单链，每条单链均作为模板合成新的DNA。
①解旋
②合成
解旋酶
DNA聚合酶
母链(模板链)
子链(新合成的链)
四种
脱氧核苷酸
③复旋
一条母链和一条子链盘绕成为一个新的DNA分子。
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
新合成的子链只能从5’端向3’端延伸
5、DNA复制的过程
+
①二条母链的碱基顺序是否相同？
②二条子链的碱基顺序是否相同？
③新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？
不同，互补
相同
不同，互补
6.结果:形成两个 的DNA分子。
完全相同
复制中形成的化学键：
8．特点 : ；方式： 复制。
9．准确复制的原因
(1)DNA分子独特的双 结构提供了精确的模板。
(2)通过 保证了复制的准确进行。
10．意义：将 从亲代传给子代，
保持了 的连续性。
边解旋边复制
半保留
碱基互补配对
遗传信息
遗传信息
螺旋
氢键、
磷酸二酯键
真核生物DNA复制：多起点不同时双向复制
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。
拓展
真核生物 DNA 的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。
原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。
真核生物与原核生物DNA复制的区别
拓展
1.下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（ ）
A
A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
2.假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为
A.0　　　B.2　　　C.4　　　D.8
√
解析　根据DNA分子复制的过程可知，模板链是含15N的DNA链，原料是含14N的脱氧核苷酸，复制一次后，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此在减数分裂产生的四个精子中，每一个精子中的DNA组成都是一条链含15N，另一条链含14N，所以减数分裂形成的四个精子中所有的DNA均含有15N，C正确。
3.下列关于DNA复制过程的正确顺序是(　　)
①互补碱基对之间氢键断裂　②互补碱基对之间形成氢键　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋　④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对　
⑤子链与母链盘绕成双螺旋结构
A．①③④②⑤ B．①④②⑤③
C．①③⑤④② D．③①④②⑤
D
4.细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入含14N的培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)
A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
A
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