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第3节 DNA的复制
人教版 必修二
1.概述DNA半保留复制的过程，尝试构建DNA半保留复制的动态模型
2.能阐明DNA的复制需要物质和能量以及半保留复制对于亲子代间遗传物质一致性的重要意义
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 a ware of the details of the results presonted there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chenical arguments.
It has not escoped our notice that the spscific pairing we have postulated immedintely suggests apossible copying mechanism for the genetis 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.
1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
讨论：
提出问题
假说演绎法
作出假说
沃森和克里克：半保留复制的假说
子代DNA
其他科学家：全保留复制的假说
亲代DNA
子代DNA
一、对DNA复制的推测
最主要的区别：母链和子链的组合情况不同
假说1：
假说2：
1、如何区分母链和子链
实验最关键的是？
同位素标记法
2、如何区分含有不同N元素的DNA？
离心技术
14N
15N
质量小、轻
质量大、重
14N
15N
14N
15N
14N
15N
二、DNA复制方式的实验证据
两条链被标记情况 密度大小 离心位置
都是15N 最大 靠近试管的______部
一条15N，一条14N 居中 位置________
都是14N 最小 靠近试管的______部
底　
居中　
上
【实验原理】
15N/15N
15N/ 14N
14N/14N
演绎推理：DNA半保留复制的实验证据
【演绎推理】
小组合作，运用演绎推理预测全保留或半保留复制后：
1、各代DNA中两条链的组合情况；
2、标出离心后试管中DNA的位置。
材料：小黑板、粉笔、磁贴
代表含15N的DNA单链
代表含14N的DNA单链
代表试管
2、全保留复制
1、半保留复制
请分别画出半保留复制和全保留复制的示意图：
亲代DNA
子一代DNA
子二代DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
实验结论：DNA以半保留方式复制
得出结论
发现问题
提出假说
演绎推理
实验验证
半保留复制、全保留复制或分散复制
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
结论：DNA复制是半保留复制
DNA是如何复制的
证明DNA半保留复制的实验
科学研究的方法——假说演绎法
小组合作：
1、归纳、概述DNA复制的过程；
2、在小黑板上演示DNA的复制过程。
注意观察课本图3-10中，子链的合成方向
二、DNA复制的过程
1.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2.场所：
3.时间：
主要在细胞分裂前的间期（有丝分裂和减数分裂前的间期）
4.过程：
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
原核生物：细胞质
①解旋：
在ATP的驱动下，解旋酶将DNA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
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A
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A
C
G
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A
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A
C
G
G
C
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A
G
C
C
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A
3'
5'
C
C
G
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A
G
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A
T
A
C
G
G
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A
G
C
C
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A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
断开氢键
4.DNA的复制过程
②以母链为模板进行碱基配对：
游离的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
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A
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A
C
G
G
C
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C
C
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3'
5'
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A
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A
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C
G
A
G
C
T
T
形成氢键
4.DNA的复制过程
③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
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C
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3'
5'
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A
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A
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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
4.DNA的复制过程
④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
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A
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C
G
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C
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A
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A
G
C
C
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A
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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
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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'
重新螺旋
4.DNA的复制过程
6.DNA复制的特点:
边解旋边复制 (从过程上看)
半保留复制 (从结果上看)
①模板：
③能量：
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
5.DNA复制的条件
7.DNA复制的结果
ATP
一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。
位于两条姐妹染色单体上
9.复制后分开的时间：
着丝粒分裂时，即有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
②原料：
④酶：
8.复制后存在的位置：
1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。
(1)DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。（ ）
(2)在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。（ ）
×
×
2. DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A. 复制均在细胞核内进行
B. 碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C. 1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
B
一、概念检测
3. 将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有15N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是( )
A.所有的大肠杆菌都含有15N
B. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D. 含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
一、概念检测
C
1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制10个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误 这些错误可能产生什么影响
2.已知果蝇的基因组大小为1.8x108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50~100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
二、拓展应用
可能有31.6×108×2×10-9=6（个）碱基会发生错误。这些错误产生的影响可能很大，也可能没有影响。
真核生物中DNA的复制是从多个起点开始的，这种复制方式提高了复制效率。
★时间：
有丝分裂分裂间期、减数第一次分裂前的间期
★过程：
解旋
合成子链
模板：
亲代DNA提供
原料：
原则：
条件：
游离的脱氧核苷酸
碱基互补配对原则
能量：
酶：
★特点：
边解旋边复制
半保留复制
★意义：
保持前后代遗传信息的连续性
复旋
ATP
解旋酶、DNA聚合酶

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