1、第3章 基因的本质第第3 3节节 DNADNA的复制的复制问题探讨问题探讨值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗值得注意的是，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示着遗传物质进行复制的一种可能的机制核酸的分子结构论文节选1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映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证据之上对对DNADNA复制的推测复制的推测沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说
2、：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂GCTAGACGATTC解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依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。GCTAGACGATTCCGCTAT磷酸二酯键GCTAGA原来DNA分子中的一条链新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说：半保留复制半保留复制有人提出全保留复制等不同假说，全保留复制全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。分散复制分散复制 DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据要证明DNA复制是半保留复
3、制，就需要通过实验区分亲代与子代DNA1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以 为实验材料，运用 技术。大肠杆菌大肠杆菌同位素标记同位素标记思考思考 讨论讨论证明证明DNADNA半保留复制的实验半保留复制的实验背景知识背景知识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 技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA离心离心1515N N1414N N实验过程实验过程大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中14N如果DNA复制
4、是半保留复制第一代会出现的结果是演绎推理第一代会出现的结果是14N14N第二代会出现的结果是细胞再分裂一次演绎推理演绎推理假如全保留复制是正确的，实验预期又会是怎样的？实验结果实验结果亲代大肠杆菌的DNA经 处理后，试管中 ，位置靠近试管的 。说明其密度 ，是15N标记的亲代双链DNA（15N/15N-DNA）离心离心只出现一条只出现一条DNADNA带带底部底部最大最大将转移培养后第一代细菌的DNA离心后，试管中 ，但位置 。说明其密度 ，是只有一条单链被15N标记的子代双链DNA（15N/14N-DNA）只出现一条只出现一条DNADNA带带居中居中居中居中将第二代细菌的DNA离心后，试管中出
5、现 条带，一条带位置 ，为15N/14N-DNA，另一条带的位置更 。说明其密度 ，是两条单链都没有被15N标记的子代双链DNA（14N/14N-DNA）细胞再分裂一次两两居中居中靠上靠上最小最小实验结果证明：实验结果证明：DNA的复制是以 的方式进行的。半保留半保留 分散复制分散复制 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？DNADNA复制的过程复制的过程DNA的复制是指以 为模板合成 的过程时间：时间：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的 ，随着 而完成。场所：场所：主要在 中，细胞质中也有，如拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA的复制。亲代亲代DNADNA子代子代
6、DNADNA间期间期染色体的复制染色体的复制细胞核细胞核过程：过程：解旋复制开始时，在细胞提供的 的驱动下，将 DNA双螺旋的两条链解开能量能量解旋酶解旋酶破坏氢键合成子链 等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种 为原料，按照 原则，各自合成与母链互补的一条子链。DNADNA聚合酶聚合酶脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基互补碱基互补形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成子代DNA随模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断地延伸，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。结果：结果：复制结束后，一个DNA分子就形成了两个 的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中去。完全相
7、同完全相同边解旋边复制边解旋边复制半保留半保留DNADNA复制的特点：复制的特点：DNA复制是一个 。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，因此，这种复制方式叫 复制。DNA在真核细胞中的复制一般是多起点双向复制多起点双向复制从多个起点开始的复制不一定是同步的。每个起点的复制方向均为双向复制，即从起点向两侧按相反方向复制。边解旋边复制边解旋边复制、多起点双向复制（真核生物）多起点双向复制（真核生物）、双向复制双向复制这三个特点提高了DNA复制的速率。DNADNA复制的条件：复制的条件：模板：两条已解开的两条已解开的DNADNA单链单链原料：游离的游离的4 4种脱氧核苷
8、酸种脱氧核苷酸能量：ATPATP直接供能直接供能酶：解旋酶解旋酶 DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA准确复制的原因：准确复制的原因：（1）DNA分子独特的 提供精确的模板。（2）通过 保证了复制准确进行。双螺旋结构双螺旋结构碱基互补配对碱基互补配对DNADNA复制的意义：复制的意义：DNA分子通过复制，将 从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的 。连续性连续性遗传信息遗传信息DNA的复制方式为半保留复制,一个被15N标记的DNA分子在含有14N的培养基中复制n次100100101/21/201/21/21/43/402/2n1-2/2n1/2n1-1/2n消耗消耗的脱氧核苷酸数的脱氧核苷酸数若
9、亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸为 个，第n次复制所需该脱氧核苷酸数为 个。m(2m(2n n-1)-1)m2m2n-1n-1与与DNADNA复制有关的计算规律复制有关的计算规律DNA不论复制多少次，产生的子代DNA中含有亲代脱氧核苷酸链的总是 个。复制n次产生的子代DNA分子数为 ，产生的DNA单链为 。故复制n次后，含亲代DNA链的DNA分子数占子代DNA分子总数的比例为 。一定数量的碱基对所能构成的DNA分子种类数或所携带的遗传信息的种类数=。2 22 2n n2 2n+1n+12 2n-1n-11 14 4n n（n n为碱基对数）为碱基对数）练习
10、与应用练习与应用一、概念检测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3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（）A.
11、所有的大肠杆菌都含有15NB.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/81二、拓展应用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109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？可能有可能有6 6个碱基发生错误个碱基发生错误产生的影响可能很大，也可能没有影响产生的影响可能很大，也可能没有影响2.已知果蝇的基因组大小为1.8108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结果叫作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。说明果蝇的说明果蝇的DNADNA有多个复有多个复制起点，可同时从不同制起点，可同时从不同起点开始起点开始DNADNA的复制，由的复制，由此加快此加快DNADNA复制的速率，复制的速率，为细胞分裂做好物质准备为细胞分裂做好物质准备
