1、第第3节节 DNA的复制的复制第3章 基因的本质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.W in the following communications.We e were not awere not a wareware of the details of the of the details of the results presonted there when weresults presonted there when we d de evised vised our struour struc
2、cture,which rests mainly ture,which rests mainly though notthough not e entirely onntirely on published published experimental data and stereo-chenical experimental data and stereo-chenical argumentsarguments.I It has not escoped our notice that t has not escoped our notice that the spscificthe spsc
3、ific p pa airing we have iring we have postulated immedintely postulated immedintely suggests suggests apossible apossible c copying mechanism for the opying mechanism for the genetis materialgenetis material.Full Full d de etailtails s of the s of the st tructurructure e,ininc cluding the con-ditio
4、ns assuluding the con-ditions assum med in ed in building it,together with building it,together with a a set set of co-of co-ordinatordinate es for the atoms,will be s for the atoms,will be publishedpublished e elslse ewherewhere.核酸的分子结构论文节选 何谓DNA的复制？所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA2DNA。新产生的DNA分子
5、是一个全新的DNA分子吗？1.提出问题：DNA以什么方式复制？2.做出假设半保留复制全保留复制分散复制+一、对DNA复制的推测如何验证这些猜想？区分亲代和子区分亲代和子代代DNADNA标记亲代标记亲代DNADNA链，观察它们链，观察它们在子代在子代DNADNA链链中如何分布中如何分布假说-演绎法问题1：如果要在实验中直观地区别、“标识”母链或子链，可以采取什么办法？二、DNA半保留复制的实验证据同位素标记法同位素标记法问题2：如果用同位素（放射性）进行标记，用什么元素？C、H、O、N、P问题3：要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，但实验中，复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎
6、么解决这个问题？通过密度梯度离心使其发生分层（15N质量大于14N）15N15N14N14N14N15N重轻中二、DNA半保留复制的实验证据1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用_技术，设计了一个巧妙的实验。同位素标记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_可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。离心技术为什么要选大肠杆菌作为实验材料？如何让亲代DNA获得15N标记？如何让子代DNA获得14N标记？大肠杆菌约20min就繁殖一代，繁殖速度快将大肠杆菌放入含15NH4Cl的培养液中
7、培养若干代将大肠杆菌放入含14NH4Cl的培养液中培养若干代【作出假设】DNA复制是一种半保留式的复制 每个子代DNA均由1条母链和1条子链组成。假说演绎法15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA【演绎推理】DNA复制是一种全保留式的复制 新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。【作出假设】DNA复制是一种分散复制 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。4.实验验证实验结果与半保留推理结果相同。5得出结论DNA复制方式为半保留复制。小结作出假设演绎推理验证假设假说演绎（1）DNA的复制是半保留复制（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验
8、证这种现象（3）通过实验进行验证得出结论二、DNA半保留复制的实验证据提出问题三、DNA复制过程以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。复制时期复制场所复制过程 解旋 合成子链 形成子DNA 细胞核、线粒体、叶绿体 分裂前的间期 第1步：解旋在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋。35解旋酶ATPADP+Pi第2步：合成子链DNA 聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。复制方向：子链的5到3第3步：复旋随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新
9、链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶解旋酶游离的脱氧核苷酸四、DNA复制的特点新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游离的脱氧核苷酸1.边解旋边复制2.半保留复制五、DNA复制需要的基本条件1、模板：亲代DNA的两条链2、原料：游离的4种脱氧核苷酸3、酶：DNA解旋酶DNA聚合酶等4、能量：由细胞提供 (如ATP提供)六、DNA复制的意义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。思考：DNA复制时间和场所是什么？时间：细胞分裂前的间期场所：细胞核、线粒体、叶绿体二条母链的碱基顺序是否相同？二条子链的碱基顺序是否相同？新合成的二
10、个DNA碱基顺序是否相同？不同，互补相同不同，互补思考讨论DNA准确复制的原因?DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。1DNA的复制是在细胞的_分裂和_第一次分裂前的_期进行的。复制是指以_为模板来合成_的过程。复制特点是_。复制过程必需以_为模板、_为原料、_ 提供能量、_的催化等条件，_为DNA的复制提供精确的模板、并有_能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个_，新形成的DNA分子都是既含一条_链、又含一条_链，因此，称DNA的复制为“_”。有丝减数间亲代DNA分子子代DNA分子边解旋边复制亲代DNA分
11、子一条链脱氧核苷酸ATP酶DNA分子双螺旋结构碱基互补配对结构完全相同的子代DNA分子母子半保留复制小试牛刀补充资料1.多起点复制真核生物 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。2.双向复制多数生物细胞内 DNA 的复制都是从固定的起点开始双向进行的。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聚合酶亲 代第一代第二代第n代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N2n“图解法
12、图解法”分析分析DNA复制过程中的相关计算复制过程中的相关计算子代DNA分子共有2n个1将1个含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则含15N的DNA分子：只含15N的DNA分子：含14N的DNA分子：只含14N的DNA分子：脱氧核苷酸链共有2n+1条含15N的脱氧核苷酸链：含14N的脱氧核苷酸链：“图解法图解法”分析分析DNA复制过程中的相关计算复制过程中的相关计算2n个0个2个（2n-2）个2条（2n+1-2）条2DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数（1）若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为：m（2n-1）。（2）第n次复制所
13、需该种脱氧核苷酸数目为：m2n-1。“图解法图解法”分析分析DNA复制过程中的相关计算复制过程中的相关计算2一个DNA分子经过3次复制后，保留有原来母链的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例为_；原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为_。A1/2 B1/4 C1/8 D1/16BC3一双链DNA分子在解旋时，一条链上的G变成C，则DNA分子经n次复制后，发生差错的DNA分子占（）A1/2 B1/（2n-1）C1/2n D1/（2n+1）A小试牛刀细菌在含有15N的培养基中繁殖数代后可认为DNA的含氮碱基都含有15N，然后移入只含有14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，图为可能的结果，下列叙述错误的是（）A子一代DNA应为 B子二代DNA应为C子三代DNA应为 D亲代的DNA应为若以白色表示某亲本DNA分子的双链，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，则该亲本双链DNA分子连续复制两次后所得产物的表示方法是（）5-BrU(5溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的有分裂能力的细胞，接种到含有五种核苷酸（分别含A、G、C、T、5BrU）的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从TA到GC的替换（）A2次 B3次 C4次 D5次
