第3節(jié)DNA的復(fù)制本節(jié)聚焦：1）怎樣證明DNA是半保留復(fù)制的？2）DNA的復(fù)制過程是怎樣的？3）DNA的半保留復(fù)制對遺傳信息的穩(wěn)定傳遞有什么意義？第3章基因的本質(zhì)沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質(zhì)進行復(fù)制的一種可能的機制。”inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的？這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學(xué)研究具有什么特點？問題探討堿基互補配對原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準確的一一對應(yīng)關(guān)系，暗示DNA的復(fù)制可能需要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補配對合成互補鏈?？茖W(xué)研究需要大膽的想象，但得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)之上。半保留復(fù)制全保留復(fù)制對DNA復(fù)制的推測提出問題DNA以什么方式復(fù)制？作出假設(shè)DNA以半保留方式復(fù)制（全保留）如何來證明哪個觀點是正確的？關(guān)鍵思路是什么？通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA。如何區(qū)分親代和子代的DNA？

14N和15N是氮元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中分離開含有不同氮元素的DNA。知識.背景

將1個含15N/15N-DNA的親代大腸桿菌置于含14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA進行離心。在右表中標(biāo)記（DNA所在位置+寬度）代數(shù)全保留復(fù)制半保留復(fù)制親代子一代子二代溫馨提示：用不同顏色筆或?qū)嵕€虛線區(qū)分14N、15N。一、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)

15N/14N14N/14N15N/14N一半輕帶一半重帶將15N標(biāo)記的1個DNA分子在14N中培養(yǎng)2代，請預(yù)測3種推測中，子一代、子二代DNA的離心結(jié)果(位置及寬度)。預(yù)測離心結(jié)果全保留復(fù)制半保留復(fù)制子一代子二代15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N3/4輕帶1/4重帶全部中帶一半輕帶一半中帶演繹推理一、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)

1958年,科學(xué)家以大腸桿菌為實驗材料,用同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)，根據(jù)復(fù)制后DNA分子在試管中的位置即可確定復(fù)制方式。實驗驗證實驗結(jié)果與半保留復(fù)制（沃森、克里克提出）預(yù)期結(jié)果一致！結(jié)論：DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制一、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)

得出結(jié)論發(fā)現(xiàn)問題提出假說演繹推理實驗驗證半保留復(fù)制、全保留復(fù)制推理、探究幾種復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測可能實驗結(jié)果結(jié)論：DNA復(fù)制是半保留復(fù)制DNA是如何復(fù)制的?證明DNA半保留復(fù)制的實驗物理、化學(xué)技術(shù)對生物學(xué)研究具有重要意義！一、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)

假說演繹法DNA的復(fù)制是怎樣進行的？沃森、克里克：DNA雙鏈解開→子鏈延伸→形成新DNA過程解旋模板：2條母鏈（以兩條母鏈為模板，以細胞中4種游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，在能量的驅(qū)動和DNA聚合酶的催化下，各自合成與母鏈互補的一條子鏈）——4個條件互補子鏈延伸二、DNA分子復(fù)制的過程（在解旋酶的作用下，氫鍵斷裂,螺旋的雙鏈解開）螺旋化，形成子代DNA特點2：半保留復(fù)制（隨著模板鏈解旋過程的進行，新合成的子鏈也在不斷延伸。同時，每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈螺旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。）特點1：邊解旋邊復(fù)制母鏈子鏈母鏈子鏈1.DNA復(fù)制的條件2.DNA復(fù)制的特點:邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制①模板：②原料：③能量：④酶：親代DNA的兩條母鏈4種游離的脫氧核苷酸細胞提供的能量（ATP）3.DNA復(fù)制的方向:5'端→3'端（子鏈）5.DNA復(fù)制的意義：將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的連續(xù)性。復(fù)制正確遺傳復(fù)制出錯變異氫鍵解旋多起點雙向復(fù)制單起點雙向復(fù)制4.DNA復(fù)制的起點和方向:原核生物：真核生物：abcdDNA聚合酶（形成磷酸二酯鍵）解旋酶（解螺旋，打開氫鍵）二、DNA分子復(fù)制的過程TCTTGCTCAGAACGAG1）規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制DNA提供精確的模板。

DNA通過復(fù)制，會將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。因此，DNA必須準確復(fù)制，請從下面結(jié)構(gòu)中，找出其準確復(fù)制的因素：2）嚴格的堿基互補配對保證了復(fù)制能夠準確無誤地進行。AGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+

人體細胞某DNA的長度為200×10-9m，復(fù)制速度為5×10-9m/s，但經(jīng)檢測卻發(fā)現(xiàn)此DNA的復(fù)制只需5s的時間。此事實說明什么？具多個復(fù)制起點。若共有4個復(fù)制起點，則又可說明什么？進行雙向復(fù)制。

具有互補堿基序列的DNA單鏈，可以通過堿基對之間形成氫鍵等，形成穩(wěn)定的雜合雙鏈區(qū)。不能互補的區(qū)域則會形成環(huán)。

常作為鑒定不同物種間親緣關(guān)系遠近的證據(jù)。雜合雙鏈區(qū)的比例越大，則親緣關(guān)系越近。DNA分子雜交技術(shù)教材P62科學(xué).技術(shù).社會分析甲乙丙三種生物的親緣關(guān)系親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，則①子代DNA分子數(shù)：②含15N的DNA分子數(shù)：④不含15N的DNA分子數(shù)：2n個2個2n-2個⑤含15N的DNA分子數(shù)與子代DNA分子數(shù)之比為：2/2n③只含15N的DNA分子數(shù)：0個三、DNA復(fù)制中的有關(guān)計算①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：②15N脫氧核苷酸鏈數(shù)：③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)：2n+1條2條2n+1-2條親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，則三、DNA復(fù)制中的有關(guān)計算m（2n-1）（1）則經(jīng)過n次復(fù)制共需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸個數(shù)為：（2）第n次復(fù)制需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸個數(shù)為：m（2n-2n-1）=m

×2n-1若DNA分子含有腺嘌呤脫氧核苷酸m個，則三、DNA復(fù)制中的有關(guān)計算例１.用15N標(biāo)記的一個DNA分子,放在含有14N的培養(yǎng)基中復(fù)制三次，則子代中，１）含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是２）含15N鏈占全部DNA單鏈的比例是３）含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是４）只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是５）含14N鏈占全部DNA單鏈的比例是1/41/813/47/8一、概念檢測

課本p561.DNA復(fù)制是在為細胞分裂進行必要的物質(zhì)準備。據(jù)此判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA復(fù)制與染色體復(fù)制是分別獨立進行的。（

）（2）在細胞有絲分裂的中期，每條染色體是由兩條染色單體組成的，所以DNA的復(fù)制也是在這個時期完成。

（

）××2.DNA的復(fù)制保證了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是（）A.復(fù)制均在細胞核內(nèi)進行

B.堿基互補配對原則保證了復(fù)制的準確性C.1個DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生4個DNA分子D.游離的脫氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子鏈B葉綠體、線粒體、原核生物和DNA病毒無細胞核2個DNA聚合酶DNA的復(fù)制發(fā)生在間期3.將DNA雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其分裂3次，下列敘述正確的是（

）A.所有的大腸桿菌都含有15NB.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2C.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8C1.雖然DNA復(fù)制通過堿基互補配對在很大程度上保證了復(fù)制的準確性，但是，DNA平均每復(fù)制109個堿基對，就會產(chǎn)生1個錯誤。請根據(jù)這一數(shù)據(jù)計算，約有31.6億個堿基對的人類基因組復(fù)制時可能產(chǎn)生多少個錯誤？這些錯誤可能產(chǎn)生什么影響？可能有31.6×2×108÷109≈6個堿基發(fā)生錯誤，產(chǎn)生的影響可能很大，也可能沒有影響。1.下圖表示利用大腸桿菌探究DNA復(fù)制方式的實驗，下列敘述正確的是(

)A.可用噬菌體代替大腸桿菌進行上述實驗B.可用(NH4)235SO4、(NH4)232SO4分別代替15NH4Cl、14NH4Cl進行上述實驗C.試管③中b帶的DNA的兩條鏈均含有14ND.僅比較試管②和③的結(jié)果不能證明DNA復(fù)制為半保留復(fù)制練一練D有絲分裂中染色體標(biāo)記問題DNA復(fù)制與細胞中的染色體標(biāo)記問題