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

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結構》論文節選討論1.堿基互補配對原則暗示DNA的復制機制可能是怎樣的？

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關系，暗示DNA的復制可能需要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補配對合成互補鏈。2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學研究具有什么特點？

科學研究需要大膽的想象，但得出結論必須建立在確鑿的證據之上。一、DNA半保留復制的實驗證據

1.沃森和克里克的假說——半保留復制DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈分別作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸根據堿基互補配對原則，通過形成氫鍵，結合到作為模板的單鏈上。2.其他人的觀點——全保留復制DNA復制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。第一步：提出問題（DNA如何復制？）第二步：提出假說（幾種復制推測）

14N和15N是氮元素的兩種穩定同位素，這兩種同位素的相對原子質量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術可以在試管中分離開含有不同氮元素的DNA。15N/15N-DNA（重鏈）、15N/14N-DNA（中鏈）、14N/14N-DNA（輕鏈）、這3種DNA離心后在試管在位置如右圖所示：14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA輕帶中帶重帶知識.背景

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

利用“假說－演繹”法演繹推理15N/14N14N/14N15N/14N一半輕帶一半重帶將15N標記的1個DNA分子在14N中培養2代，請預測3種推測中，子一代、子二代DNA的離心結果(位置及寬度)。預測離心結果全保留復制半保留復制子一代子二代15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N3/4輕帶1/4重帶全部中帶一半輕帶一半中帶一、DNA半保留復制的實驗證據演繹推理原理：用

技術和

技術，根據復制后DNA分子

即可確定復制方式。同位素標記離心在試管中的位置第四步：實驗驗證

1958年,科學家以大腸桿菌為實驗材料。實驗結果與半保留復制（沃森、克里克提出）預期結果一致！：DNA分子是以半保留的方式進行復制的！第五步：實驗結論DNA的復制是怎樣進行的？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，每條新鏈與其對應的模板鏈螺旋成雙螺旋結構。）特點1：邊解旋邊復制母鏈子鏈母鏈子鏈

二、DNA復制的過程1、概念：2、場所（真核）：3、時期：4、條件5、復制過程：6、復制特點：細胞分裂前的間期模板：原料：能量：酶：DNA的兩條母鏈4種游離的脫氧核苷酸ATP細胞核（主）、線粒體、葉綠體以親代DNA為模板合成子代DNA的過程（DNA→DNA）解旋酶、DNA聚合酶解旋→子鏈延伸→螺旋化，形成子代DNA①邊解旋邊復制②半保留復制TCTTGCTCAGAACGAG1）規則的雙螺旋結構為復制DNA提供精確的模板。

DNA通過復制，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性。因此，DNA必須準確復制，請從下面結構中，找出其準確復制的因素：2）嚴格的堿基互補配對保證了復制能夠準確無誤地進行。AGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+

二、DNA復制的過程1、概念：2、場所（真核）：3、時期：4、條件5、復制過程：6、復制特點7、準確復制原因8、復制的生物學意義：細胞分裂前的間期模板：原料：能量：酶：DNA的兩條母鏈4種游離的脫氧核苷酸ATP細胞核（主）、線粒體、葉綠體以親代DNA為模板合成子代DNA的過程（DNA→DNA）解旋酶、DNA聚合酶解旋→子鏈延伸→螺旋化，形成子代DNA①獨特的雙螺旋提供精確的模板①邊解旋邊復制②半保留復制②嚴格遵循堿基互補配對原則保持遺傳信息的連續性

人體細胞某DNA的長度為200×10-9m，復制速度為5×10-9m/s，但經檢測卻發現此DNA的復制只需5s的時間。此事實說明什么？具多個復制起點。若共有4個復制起點，則又可說明什么？進行雙向復制。

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，形成穩定的雜合雙鏈區。不能互補的區域則會形成環。

常作為鑒定不同物種間親緣關系遠近的證據。雜合雙鏈區的比例越大，則親緣關系越近。DNA分子雜交技術教材P62科學.技術.社會分析甲乙丙三種生物的親緣關系科學思維訓練有關DNA半保留復制的計算方法(1)1個DNA分子連續復制n代，共產生

個子代DNA分子，子代DNA分子中共有單鏈

條；其中，舊鏈

條，新鏈

條。(2)若一個親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則：①經過連續n次復制，需消耗游離的該脫氧核苷酸數目為

個。②第n次復制時，需消耗游離的該脫氧核苷酸

個。2n2n＋122n＋1－2m·(2n－1)m·2n－1例１.用15N標記的一個DNA分子,放在含有14N的培養基中復制三次，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1/41/813/47/81.下