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DNA的复制
第3节
1. 能够概述证明DNA是半保留复制的过程。
2. 能概述DNA复制的条件、过程和特点。
3、通过对DNA半保留复制方式的学习，能够解释DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
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”
1、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
问题探讨
2、这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？
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实验证据之上。
遗传物质自我复制的假说
半保留复制
沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说：
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，游离的脱氧核苷酸根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。
由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
一、DNA复制的推测
全保留复制
有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。
全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
半保留复制
全保留复制
半保留
复制
全保留
复制
哪种假说正确呢？
分散
复制
【探究活动1】
阅读课本p53-54， 小组合作完成以下任务。
讨论
(1)美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以哪种生物作为实验材料？
(3)本实验的实验技术和研究方法分别是什么？
(2)本实验的实验的实验原理是什么？
二、DNA半保留复制的实验证据
(1)实验材料
大肠杆菌
(2)实验原理
15N和14N是氮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相对原子质量不同的氮元素的DNA。
(3)实验技术
同位素标记法、密度梯度离心法
密度梯度离心法（区带离心法）
高密度带
中密度带
低密度带
15N
14N
15N
15N
14N
14N
原理：不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带的方法
(4)实验过程
15N/15N-DNA
14N
15N/14N-DNA
14N
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
提取DNA，离心
15N/15N-DNA
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA，离心
15N/14N-DNA
细胞再分裂一次
提取DNA，离心
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
(5)实验结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
半保留复制
【探究活动2】
阅读课本p55-56， 小组合作完成以下任务。
讨论
(1)什么叫做DNA的复制，其发生的时间以及场所为？
(3)DNA的复制过程需要哪些条件？
(4)DNA复制的方向及结果分别是？
(2)DNA的复制过程主要包括哪几个步骤？
(5)DNA的复制有何特点和意义？
(6)DNA准确复制的原因为？
三、DNA复制的过程
1. 概念：DNA的复制是指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
2. 时间：细胞有丝分裂的间期、减数分裂Ⅰ的间期
3. 场所：
③DNA病毒：活的宿主细胞内。
①真核生物：细胞核（主要）线粒体和叶绿体。
②原核生物：拟核（主要），质粒（细胞质）。
1.解旋
3.复旋
2.合成
母链(模板链)
子链(新合成的链)
4. 过程
解旋酶
DNA聚合酶
四种脱氧核苷酸
5. DNA复制的条件
（1）模板：DNA的两条链
（2）酶：DNA解旋酶，DNA聚合酶
（3）能量：ATP
（4）原料：4种游离的脱氧核苷酸
6. DNA复制的特点
（1）边解旋边复制
（2）半保留复制
（3）多起点多区段同时进行
已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp(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，右图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。
7. DNA复制意义：
DNA通过复制后，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
8. DNA精确复制的原因：
DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
原则
时间
场所 真核生物：细胞核（主）、线粒体、叶绿体
原核生物：拟核、细胞质（质粒）
条件 模板
原料
能量
酶
方向
特点
意义
DNA的复制
碱基互补配对
有丝分裂和减数分裂Ⅰ的间期
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶等
从子链的5' 端向 3' 端延伸
半保留复制；边解旋边复制；多起点复制
保持了遗传信息的连续性
1、DNA分子数的计算
①子代DNA分子数：2n
②含亲代母链的DNA分子数：2
③不含亲代母链的DNA分子数：2n-2
四、DNA复制过程中的相关计算
假设亲代DNA分子经过n次复制
2、脱氧核苷酸链数的计算
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：2n+1
②亲代脱氧核苷酸链数：2
③新合成的脱氧核苷酸链数：2n+1-2
3、消耗的脱氧核苷酸数的计算
若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个
则需要消耗该脱氧核苷酸：m(2n-1)个
1．下列关于生物科学史的叙述，正确的是（　　）
A．赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，证明了DNA是主要的遗传物质
B．摩尔根利用假说一演绎法证明了基因在染色体上
C．科学家用差速离心技术探究 DNA分子的复制方式
D．沃森和克里克通过实验证实DNA分子的双螺旋结构
B
2.DNA的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
3．某含有200个碱基的一个环状双链DNA分子，内含40个腺嘌呤，该DNA连续复制了4次。已知环状双链DNA与链状双链DNA的复制过程基本相同，下列叙述正确的是（　　）
A．该DNA分子含有2个游离的羟基和240个氢键
B．第4次复制需要960个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸
C．游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
D．复制时，一条子链连续合成，另一条子链不连续合成
D

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