3.3DNA的復制第三章基因的本質復習：DNA的雙螺旋結構DNA分子的結構雙螺旋結構基本單位——脫氧核苷酸主要特點遵循的原則一分子磷酸一分子脫氧核糖一分子堿基：A、G、C、T外側的基本骨架：

由脫氧核糖和磷酸交替連接構成內側是由堿基通過

連接成的堿基對堿基互補配對原則氫鍵復習：DNA分子的結構特點1.DNA是由幾條鏈構成的？DNA具有怎樣的立體結構？2.DNA的基本骨架是由什么物質組成的，它們分別位于DNA的什么部位？3.DNA的堿基是如何配對和連接的？它們位于DNA的什么部位？2.DNA分子的特性(1)穩定性：DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。(2)多樣性：DNA分子中堿基對(脫氧核苷酸對)的排列順序多種多樣，構成了DNA的多樣性→遺傳信息的多樣性→生物多樣性。(3)特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基排列順序。學習目標一、簡述DNA半保留復制的證明過程二、概述DNA分子的復制三、探討DNA復制的生物學意義什么是DNA復制？DNA的復制就是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程，（1DNA→2DNA）

沃森和克里克在發表DNA分子雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫到：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳物質復制的一種可能機理。”1.堿基互補配對原則暗示DNA的復制機制可能是怎樣的？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?一、對DNA復制的推測1．提出者：

。2．假說內容：DNA復制時，DNA雙鏈螺旋解開，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。3.特點：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中一條鏈，這種復制方式稱做

。沃森和克里克半保留復制4.當時提出的DNA復制模型有三種:一、對DNA復制的推測a、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；b、半保留復制：DNA復制以兩條DNA單鏈分別為模板，新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中一條鏈c、分散復制（彌散復制）：新復制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的復制一次復制一次復制一次思考：1.怎樣證明DNA復制是半保留復制呢？2.關鍵思路？

區分親代和子代的DNA，標記親代DNA鏈，然后觀察它們在子代DNA中如何分布。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。二、DNA半保留復制的實驗證據1.人物：

。2.實驗材料：

。3.方法：運用了

技術。大腸桿菌同位素標記梅塞爾森和斯塔爾（和密度梯度離心技術）

15N和14N是N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。背景知識因此利用離心技術可在試管中區分含不同N元素的DNA。二、DNA半保留復制的實驗證據思考下列問題。a、科學家采用什么作為實驗材料，有何優點？b、如何讓親代DNA獲得15N標記？c、如何讓子代DNA獲得14N標記？d、收集親代細菌、分裂一次、分裂兩次的細菌中的DNA，如何將不同標記的DNA分開呢？？大腸桿菌細胞（大腸桿菌20min繁殖一代）將大腸桿菌放入含15NH4Cl培養若干代將上述親代大腸桿菌轉入含14NH4Cl的普通培養液中二、DNA半保留復制的實驗證據密度梯度離心法高密度帶中密度帶低密度帶15N14N15N15N14N14N二、證明DNA半保留復制的實驗證據4.實驗過程①先用15NH4Cl培養液培養大腸桿菌②讓大腸桿菌繁殖若干代（DNA幾乎都是15N標記）③將大腸桿菌轉移到含有14NH4Cl的普通培養液中④在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA⑤將提取的DNA進行離心，記錄離心管中DNA的位置15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA實驗結果預測（全保留/半保留）親代DNA子一代DNA子二代DNA15N/15N15N/14N14N/14N15N/14N半保留復制15N/15N14N/14N15N/15N15N/15N14N/14N全保留復制如果是彌散復制呢？第一次復制第二次復制重帶輕帶重帶輕帶第一次復制第二次復制中帶中帶變粗第一次復制第二次復制中帶輕帶中帶重帶(下部)15N/15N中帶(中間)15N/14N輕帶(上部)14N/14N中帶(中間)15N/14N證明DNA半保留復制的實驗5.實驗現象：①親代1條DNA帶，位置靠近底部(15N/15N-DNA)②第一代1條DNA帶，位置居中(15N/14N-DNA)③第二代2條DNA帶，一條居中(15N/14N-DNA)一條靠近上方(14N/14N-DNA)（可排除全保留復制）（可排除彌散復制）證明DNA半保留復制的實驗實驗現象說明：①親代：1條DNA帶（15N/15N-DNA）②第一代：1條DNA帶（15N/14N-DNA）③第二代：2條DNA帶（15N/14N-DNA，14N/14N-DNA）實驗結論：DNA的復制是以半保留的方式進行的。思考：隨著復制代數增加輕帶和中帶的寬度會如何變化？DNA的半保留復制示意圖世代分子總數DNA分子在離心管中位置不同DNA分子占全部DNA分子之比15N/15N分子15N/14N分子14N/14N分子0123n拓展延伸根據上面實驗過程,完成下列表格全在下部12482n全在中部?中+?上?中+?上2/2n中+(1-2/2n)上11??2/2n??（1-2/2n）若對復制后的DNA進行加熱處理，使其解開雙螺旋結構，變為單鏈分子，再進行密度梯度離心實驗，則結果應該是世代分子總數DNA分子在離心管中位置不同DNA分子占全部DNA分子之比15N單鏈分子14N單鏈分子0123n作出假說演繹推理實驗驗證得出結論（二）推測可能的復制方式（三）推理、探究幾種復制模式下得到子代DNA的可能情況，預測可能實驗結果（四）完成實驗（一）DNA的是如何復制的?提出問題半保留復制全保留復制彌散復制假說——演繹法DNA復制方式的探究歷程：1.概念：2.復制的時間：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程3.復制的場所：在真核生物中，在細胞分裂前的間期（有絲分裂前的間期、減數第一次分裂前的間期等)真核生物：原核生物：細胞核（主要）擬核（主要）、質粒、葉綠體、線粒體三、DNA分子復制的過程TG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA部分雙螺旋結構DNA解旋酶三、DNA復制的過程：TG

C

AC

TA

A

T

DNA雙螺旋部分解旋ACGTGATTADNA解旋酶破壞了堿基對之間的氫鍵AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶C生成磷酸二酯鍵AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TGAAATG復制的方向：5’→3’AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAGCTGACCTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAATG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTATG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTA再去解旋其他部位重復上述過程，最終得到兩條與原來相同的DNA分子，親代DNA的鏈參與新DNA的構成。4.DNA復制的過程①解旋：②合成子鏈：③形成子代DNA：利用

提供的能量（ATP），在

的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開（斷開堿基對內的氫鍵）。以解開的每一段母鏈為

，以

為原料，遵循

原則，在有關

的作用下，合成與母鏈互補的子鏈。每條子鏈與其對應的

盤旋成雙螺旋結構，形成

個與親代

的DNA。細胞解旋酶模板酶（DNA聚合酶等）母鏈兩四種游離的脫氧核苷酸堿基互補配對完全相同模板：親代DNA分子的兩條鏈5、條件：原料：游離的4種脫氧核苷酸（A、G、C、T）能量：

酶：

ATP

（呼吸作用提供）解旋酶、DNA聚合酶等6、DNA復制的特點、原則①邊解旋邊復制（過程）②半保留復制（結果）★原則：堿基互補配對原則★特點：7、準確復制的原因8.意義：將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續性。原因：①DNA分子獨特的

提供精確的模板。②通過

保證了復制準確無誤。雙螺旋結構堿基互補配對【討論】

1.解旋和復制是同時進行的么？2.合成兩條子鏈的方向是相同的么？3.二條母鏈的堿基順序是否相同？二條子鏈呢？4.新合成的二個DNA堿基順序是否相同？相同不同，互補三、DNA分子復制的過程合成兩條子鏈的方向相反（因為子鏈延伸方向固定，都從5，-3，方向延伸）5，3，5，3，5，3，5，3，解旋和復制同時進行，并非雙螺旋全部解開后復制一個DNA分子連續復制n次，含有最初母鏈的DNA分子只有2個。能力拓展DNA復制過程中的數量關系親代DNA分子經n次復制后，則（1）DNA分子數①子代DNA分子數：②含親代母鏈的DNA分子數：③