DNA的复制
复习：DNA的双螺旋结构
DNA分子的结构
双螺旋结构
基本单位——脱氧核苷酸
主要特点
碱基互补配对原则及应用
一分子磷酸
一分子五碳糖
一分子碱基：
外侧的基本骨架是：
由脱氧核糖和磷酸交替连接构成
内侧是由碱基通过 连接成的 。
氢键
碱基对
思考：生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？
DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA→2DNA。
新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？
对DNA分子复制的推测
半保留复制
全保留复制
最早提出的DNA复制模型有三种；
一、对DNA复制的推测
1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；
2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的；
沃森和克里克推测是半保留复制模型
2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？
把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它
在新DNA中出现的情况。
一、对DNA复制的推测(续)
1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？
只能用实验来证明。
①DNA是肉眼看不到的如何才能分辨DNA？
②实验的基本思路是什么？
③实验是如何区分亲子代的DNA分子的？
④用密度梯度离心后重带、中带、轻带表示的DNA分子的双链构成是怎样的？
⑤在整个实验的亲代、子一代、子二代细胞中提取的DNA离心的结果说明了什么？
【阅读与思考】P53
转移到含14NH4Cl的培养液中
15N/15N
DNA
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
15N/14N
DNA
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
红线代表15N链
蓝线代表14N链
红线代表15N链
蓝线代表14N链
实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的
二、DNA半保留复制的实验证据
提出假说
演绎推理
验证假说
拓展延伸
根据上面实验过程,完成下列表格
全在下部
1
2
4
8
2n
全在中部
½中+ ½ 上
¼中+ ¾ 上
2/2n中+(1- 2/ 2n)上
1
1
½
¼
2/ 2n
½
¾
（1- 2/2n）
因DNA复制采用半保留的方式，
所以一个DNA分子经几代复制后的
所有DNA中，只有两个DNA分子含
有原DNA链。但所有DNA与原DNA
所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）
完全相同。（变异除外）
拓展延伸
DNA复制过程中相关数量的关系
1个DNA分子复制n次，产生子代DNA分子数为2n个，其中：
（1）
（2）子代DNA链数为2n+1
含母链的DNA数：
含子链的DNA数：
完全含母链的DNA数：
不含母链的DNA数：
2个
2n个
0个
2n-2个
母链所占的比例：

子链所占的比例：
已知某DNA分子共有1000个碱基对，其中一条链上A:G:T:C=1:2:3:4,该DNA分子连续复制2次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是？（
1800）若是第2次复制呢？
某DNA分子中含某碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为
a(2n-1)，第n次复制需a(2n-1)个
将一个DNA分子进行标记，让其连续复制3次，在最后得到的DNA分子中，被标记的DNA占DNA总数的？被标记的DNA链占DNA总链数的？
4. 某生物中嘌呤占58%，嘧啶占42%，此生物可能是（多选） A. 噬菌体 B. 小麦
C. TMV（烟草花叶病毒） D. 任何生物
BC
用一个32P标记的噬菌体侵染细菌，若该细菌解体后释放出8个大小、形状一样的噬菌体，
则被 32P标记的噬菌体有几个？
含31P的噬菌体有几个？
被标记的噬菌体占总噬菌体数的？
被标记的链占总链数的？
第三章 基因的本质
基因是有遗传效应的DNA片段
想一想
基因=DNA吗？

基因和DNA有什么关系呢？
一、用实例说明基因与DNA的关系
资料1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。
一、证明基因与DNA关系的实例
大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。说明基因是一段DNA。
资料2、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
说明基因是特定的DNA片段，有特定的遗传效应。
基因是特定的DNA片段，可独立起作用。可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，所以基因是遗传物质的结构单位。
资料3、人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
结论：进一步明确基因是DNA的片段（明确基因的碱基数占DNA碱基数很小的一部分）。
资料4、不少人认为，人和动物的胖瘦是由基因决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。
没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的性状(功能单位)。
结论：进一步明确基因具有特定的遗传效应。
基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位.
教材P53页讨论：
遗传效应：
指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。
并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC---
二、DNA片段中的遗传信息
每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
遗传信息：基因（DNA）的脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因，其脱氧核苷酸的顺序又是各不相同的。
与染色体、 DNA、脱氧核苷酸的关系
染色体
染色体是DNA的主要载体
每个染色体一般有一个DNA分子
DNA
DNA是主要的遗传物质
基因是有遗传效应的DNA片段
每个DNA含有许多个基因
基因
遗传物质结构和功能的基本单位
基因中脱氧核苷酸排列顺序代表了遗传信息
每个基因中含有很多个脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
从遗传物质必须具备的条件来分析：（1）在细胞增殖过程中能够精确地进行复制；（2）能够控制生物体的性状；（3）能够贮存足够量的遗传信息；（4）结构比较稳定。
①从基因在染色体(染色质)上的关系看：基因在染色体上具有一定的位置，并且呈线性排列。基因与染色体的行为具有一致性。
基因与染色体(染色质)、DNA、性状、遗传信息的关系？
小结：
②从基因与DNA的关系看：每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段(DAN片段不一定是基因)
③从基因与性状的关系看：基因是控制生物性状 的结构和功能的基本单位。
④从基因与遗传信息的关系看：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因，其脱氧核苷酸的顺序又是各不相同的。

三、DNA复制的过程
1.DNA分子复制的概念是什么?
2.DNA分子复制过程怎么进行?
3.DNA分子复制过程需要哪些条件?
4.DNA分子复制过程有何特点?
5.DNA分子复制有何生物学意义?
思考如下问题：
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
A
G
C
T
C
G
T
游离的
脱氧核苷酸
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
C
A
G
T
C
G
T
在解旋酶的催化下
氢键已被打开
DNA分子利用细胞提供的能量(ATP)，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程叫解旋。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
C
A
G
T
C
G
T
亲代DNA的
一条链作为模板
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
C
T
A
G
T
C
G
还未解旋
刚解旋
所以DNA复制特点之一是:
边解旋边复制
在DNA聚合酶的作用
下通过碱基互补
配对脱氧核苷酸
结合到母链上
已在复制
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
形成两条完全相同的子代DNA
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
简单重复复制过程
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
解旋，打开氢键。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
原亲代DNA的单链
以亲代DNA的一条单链为模板进行复制
T
T
T
G
G
C
T
C
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
A
A
A
G
G
C
C
A
原亲代DNA
的一条链
形成两条子代DNA
T
T
T
G
G
C
T
C
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
A
A
A
G
G
C
C
A
新合成的
另一条链
所以DNA复制特点之二是:
进行半保留复制
DNA复制后产生的每个子代DNA分子中，都有一条
单链是原DNA保留下来的，而另一条单链是新合成
的。这种复制方式我们称其为半保留复制。
1、DNA分子复制发生在什么时间?
有丝分裂间期
减数第一次分裂的间期
无丝分裂之前
2、什么是DNA分子的复制？
指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。则1DNA→2DNA。
在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，双螺旋的两条链解开的过程。
目的：就是为复制提供准确的模板，解开的两条单链叫母链。
①什么叫“子链”?复制
一次能形成几条链？
以母链模板，以周围环境中游的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下各自合成与母链互补的一段子链，复制一次形成子链两条。
1DNA→2DNA单链（母）→
2母＋2子→（母十子）＋（母十子）
→2DNA
与洗相片不同，因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的新的DNA分子，而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子。
4、有人认为DNA复制就像洗相片一样，有一张底片就可以洗出许多相片来。这种说法对不对，为什么？
5、DNA分子复制时需何条件？
①模板：亲代DNA的两条母链；
②原料：4种脱氧核苷酸：
③能量：ATP;
④酶 ：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。
6.DNA分子复制的特点:

7.DNA准确复制的原因?
？
①DNA具有独特的双螺旋结构，
能为复制提精确的模板。

②碱基具有互补配对的能力，
能够使复制准确无误。
DNA分子的复制实质(意义)？
DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。
1、概念：
2、场所：
3、时期：

4、条件

5、复制过程：
6、复制特点
7、准确复制原因

8、复制的生物学意义：
有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的两条母链
游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T）
ATP
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
①DNA双链提供精确的模板
（1）边解旋边复制
（2）半保留复制
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
解旋→合成互补子链→形成子代DNA
②碱基互补配对原则
P54
DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
DNA复制的计算
1.计算产生子代DNA数
2---4---8-----2n n为复制的次数
2.子代DNA分子中含有原来最初亲代DNA链的DNA分子数,以及它占总DNA分子数的比例.
2个
1/2n-1
3.最初亲代的链占全部子代DNA总链数的比例
1
2n
根据半保留复制和碱基互补配对原则
与复制有关的碱基计算解析
一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？
DNA分子数=
2n
脱氧核苷酸链数=
2n+1
母链数=
子链数=
2
2n+1 ﹣2
解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。
连续第一次复制
连续第二次复制
连续第n次复制
解：
答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1 ﹣2条
DNA复制所需原料的计算
公式：(2n-1)*碱基数 n为复制的次数
例题
一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中有400个腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境中胞嘧啶脱氧核苷酸 。
解析：1、计算每个DNA分子中C的个数
2、套用公式计算
1800
3.复制的条件
2.复制的过程
4.复制的特点
DNA分子的复制
1. 复制的概念
5. 复制的意义
知识小结
一、对DNA复制的推测
三、DNA复制的过程
二、DNA半保留复制的实验证据
4、DNA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 和 。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 结
半保留复制
1、概念：
2、场所：
3、时期：

4、条件

5、复制过程：
6、复制特点
7、准确复制原因

8、复制的生物学意义：
有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的两条母链
游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T）
ATP
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
①DNA双链提供精确的模板
（1）边解旋边复制
（2）半保留复制
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
解旋→合成互补子链→形成子代DNA
②碱基互补配对原则
P54
DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
1．下列关于DNA复制过程的正确顺序是 （ ）
①互补碱基对之间氢键断裂//②互补碱基对之间形成氢键//③DNA分子在解旋酶的作用下解旋//④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对//⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构。

A.①③④②⑤ B.①④②⑤③
C.①③⑤④② D.③①④②⑤
D
2．将15N 标记的DNA分子放在14N的培养基上培养，经过3次复制，在所形成的子代 DNA中，含15N的DNA占总数是（   ）
　A．1/16　B．l／8　C．1／4　　D．1／2
C
3．DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（ ）
A．G与C   B．A与C   C．G与A   D．G与T
A
4．DNA复制的基本条件是（ ）
A．模板，原料，能量和酶   
B．模板，温度，能量和酶
C．模板，原料，温度和酶   
D．模板，原料，温度和能量
A
5．DNA分子复制能准确无误地进行原因是（ ）
A．碱基之间由氢键相连
B．DNA分子独特的双螺旋结构
C．DNA的半保留复制
D．DNA的边解旋边复制特点
B
6. 一个噬菌体侵染细菌后，形成了200个子代噬菌体，子代DNA中含最初DNA链的DNA占 。 A. 1% B. 2%
C. 25% D. 50%
A
7. 某生物中嘌呤占58%，嘧啶占42%，此生物可能是—— A. 噬菌体 B. 小麦
C. TMV（烟草花叶病毒） D. 任何生物
C
8. 某双链DNA分子带有15N同位素标记，在试管中以该DNA为模板进行复制实验，连续复制4代之后，试管中带有15N同位素标记的DNA占总量的 。
A. 12.5% B. 25% C. 50% D. 100%
A
⑴、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0 、G1 、G2 。
A
B
D
⑵、G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是 。
⑶、图中 ① 、 ②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是： ， 。
⑷、上述实验结果证明了DNA的复制方式是 。
0:1:1
31P
31P 和32P
半保留复制
9.以含有31P标志的大肠杆菌放入32P的培养液中，培养2代。离心结果如右：