基因的本質第3章第3節DNA的復制本節聚焦怎樣證明DNA是半保留復制的？DNA的復制過程是怎樣的？DNA的半保留復制對遺傳信息的穩定傳遞有什么意義?在所有形式的DNA復制中，高度保守的DNA聚合酶是完成DNA復制的必需。由于DNA聚合酶需要在DNA雙螺旋上快速滑動，而其環狀b亞基提供了滑動的可能。因此DNA的復制過程是圍繞DNA聚合酶的b亞基在DNA上的裝卸來進行的，DNA聚合酶的b亞基是DNA復制過程中的持續性-啟動因子（processivity-promotingfactor），DNA雙螺旋通過在b亞基上快速滑動來完成復制問題探討沃森和克里克在發表DNA雙螺旋結構的那篇著作短文的結尾處寫道：“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”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？這反應科學研究具有什么特點？科學研究需要大膽的想象，但是得出結論必須建立在確鑿的實驗證據之上。inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.一、對DNA復制的推測子一代子二代親代沃森和克里克：半保留復制全保留復制德爾布呂克：分散復制①DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基

之間的氫鍵斷裂。②解開的兩條單鏈分別作為復制的模板，游離的

脫氧核苷酸依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新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，這種復制方式被稱做半保留

復制。二、DNA半保留復制的實驗證據

關鍵思路：通過實驗區分親代和子代的DNA。科學家：梅塞爾森（M.Meselson）和斯塔爾（F.Stahl）材料：大腸桿菌技術：同位素標記法（15N無放射性）、密度梯度離心法15N和14N是N元素的兩種穩定的同位素，這兩種同位素的相對原子質量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大二、DNA半保留復制的實驗證據

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的位置二、DNA半保留復制的實驗證據

15N14N14N14N15N14N親代子一代子二代細胞再分裂一次15N15N轉移到含14NH4Cl的培養液中細胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA實驗預期：半保留復制二、DNA半保留復制的實驗證據

親代子一代子二代細胞再分裂一次15N15N轉移到含14NH4Cl的培養液中細胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心15N15N14N14N14N14N15N15N15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA實驗預期：全保留復制二、DNA半保留復制的實驗證據

子一代子二代親代細胞再分裂一次15N15N轉移到含14NH4Cl的培養液中細胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心15N14N15N14N15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA實驗預期：分散復制二、DNA半保留復制的實驗證據

15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA親代子一代子二代15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA半保留復制全保留復制分散復制證明DNA的復制是半保留復制三、DNA復制的過程1.DNA復制的概念是什么?時間？場所？2.DNA復制過程怎么進行?3.DNA復制過程需要哪些條件?4.DNA復制過程有何特點?5.DNA復制有何生物學意義?閱讀p55，思考下列問題：三、DNA復制的過程

細胞分裂前的間期,隨著染色體的復制而完成。2.時間：3.場所:真核生物：1.概念：指以親代DNA的兩條鏈為模板合成子代DNA的過程。葉綠體、線粒體細胞核（主要）4.條件:③能量親代DNA的兩條鏈4種游離的脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等由細胞代謝提供的ATP等①模板②原料④酶

三、DNA復制的過程⑴解旋：在能量的驅動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶5.過程:三、DNA復制的過程

⑵合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵三、DNA復制的過程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP

合成方向：

子鏈的5'端→3'端形成磷酸二酯鍵⑵合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。三、DNA復制的過程（3）形成子代DNA分子：每條新鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結構。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'解旋酶酶5'3'3'5'DNA聚合酶5'3'前導鏈5'3'岡崎片段DNA連接酶DNA聚合酶的底物：脫氧核苷酸DNA連接酶的底物：DNA片段后隨鏈前導鏈與后隨（滯后鏈）：互補配對單鏈附著蛋白三、DNA復制的過程

6.原則:7.特點:邊解旋邊復制半保留復制堿基互補配對原則9.意義:DNA通過復制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續性。8.DNA準確復制的原因①DNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供精確的模板。②堿基具有互補配對的能力，保證了復制能夠準確地進行。提高復制效率，減少DNA突變可能保證了復制的準確進行半不連續復制(前導鏈和滯后鏈)三、DNA復制的過程

DNA是主要的遺傳物質：基因染色體DNA蛋白質定位成分結構雙螺旋結構脫氧核苷酸形成復制功能半保留復制DNA可能的復制機制假說復制機制的實驗證據堿基互補配對原則驗證時間場所條件過程結果原則意義結論本節思維導圖練習與應用一、概念檢測1.DNA復制是在為細胞分裂進行必要的物質準備。據此判斷下列相關表述是否正確。(1)DNA復制與染色體復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的復制也是在這個時期完成的。（

）××2.DNA復制保證了親子代間遺傳信息的連續性。下列關于DNA復制的敘述，正確的是()A.復制均在細胞核內進行B.堿基互補配對原則保證了復制的準確性C.1個DNA分子復制1次產生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練習與應用

3.將DNA雙鏈都被15N標記的大腸桿菌放在含有14N的培養基中培養，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1/8C二、拓展應用1.雖然DNA復制通過堿基互補配對在很大程度上保證了復制的準確性，但是，DNA平均每復制109個堿基對，就會產生1個錯誤。請根據這一數據計算，約有31.6億個堿基對的人類基因組復制時可能產生多少個錯誤?這些錯誤可能產生什么影響?可能有6個堿基發生錯誤，產生的影響可能很大，也可能沒有影響（這一問可由學生作開放式回答）。練習與應用2.已知果蠅的基因組大小為18×108bp(bp表示堿基對)，真核細胞中DNA復制的速率一般為50-100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結構叫作DNA復制泡，是DNA上正在復制的部分。請你推測果蠅DNA形成多