沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基對特異性配對方式，暗示著遺傳物質(zhì)進行復(fù)制的一種可能機制?！?br/> 討論 1.堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的？ 堿基互補配對原則是DNA兩條單鏈的堿基之間一一對應(yīng)的關(guān)系，暗示DNA的復(fù)制可能需要先 解開DNA雙鏈，然后配對合成互補鏈。 2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學(xué)研究具有什么特點？
科學(xué)研究需要大膽的想象，但是得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)之上。
一、對DNA復(fù)制的推測
1.全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分
2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的
沃森和克里克提出了DNA自我復(fù)制的假說：DNA分子復(fù)制時，DNA分子的雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此這種復(fù)制方式為半保留復(fù)制。
思考：到底哪種假說正確呢？如何證明？
二、 DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)
1958年，美國生物學(xué)家梅薩爾森（M.Meselsn，1930—）和斯塔爾（F.Stahl，1929——）以大腸桿菌為實驗材料，運用同位素標(biāo)記技術(shù)，設(shè)計了一個巧妙的實驗。
設(shè)計實驗需解決的問題
1.如何區(qū)分母鏈和子鏈？ 同位素標(biāo)記母鏈或子鏈
2.用何種元素對DNA進行標(biāo)記？如何標(biāo)記？用穩(wěn)定性同位素15N和14N標(biāo)記DNA分子。
將大腸桿菌放在15NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)生長
3.如何區(qū)分含有14N和15N的DNA？
離 心 處 理
大腸桿菌大約每20min分裂一次，產(chǎn)生子代。
實驗結(jié)果證明：DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制
1.概念：以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程。 2.場所：主要在細(xì)胞核中，但在擬核、線粒體、葉綠體中也進行。 3.時間：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。 4.條件： 原料：4種脫氧核苷酸 能量：ATP 酶：DNA解旋酶，DNA聚合酶 模板：親代DNA分子2條模板鏈 5.精確復(fù)制的原因：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確模板堿基互補配對原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進行。 6.過程：解旋和復(fù)制。 7.特點：半保存復(fù)制、多起點復(fù)制和 邊解旋邊復(fù)制 。
8、DNA復(fù)制的結(jié)果：1個DNA分子形成2個完全相同的DNA分子(堿基排列順序相同)
9.意義：從親代細(xì)胞傳給子代細(xì)胞，保持了遺傳信息的連續(xù)性。
無論DNA復(fù)制多少次，含有原來母鏈的DNA分子永遠(yuǎn)只有兩條
半保存復(fù)制的應(yīng)用
①、DNA分子數(shù)的計算 ②、脫氧核苷酸鏈數(shù)的計算 ③、脫氧核苷酸數(shù)的計算
②、脫氧核苷酸鏈數(shù)的計算
①、DNA分子數(shù)的計算：2n（n=復(fù)制次數(shù)）
DNA復(fù)制過程中“第n次〞還是“n次〞復(fù)制所需某種堿基數(shù)量的計算： ①某DNA分子中含某堿基a個，復(fù)制n次，那么共需參加含該堿基的脫氧核苷酸為a×〔2n-1〕個；②第n次復(fù)制時所需含該堿基的脫氧核苷酸為a×(2n-1)-a×(2n-1-1)=a×2n-1。
③、脫氧核苷酸數(shù)的計算
1.將DNA雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，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15N B.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2 C.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4 D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8
2.某DNA分子共有a個堿基，其中含胞嘧啶m個，則該DNA分子復(fù)制3次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為（ ） A．7(a—m) B．8(a—m) C．7(?a-m) D．8(2a—m)
3.用15N標(biāo)記的一條雙鏈DNA分子，在14N標(biāo)記的培養(yǎng)液中連續(xù)復(fù)制兩次，其后代DNA單鏈中，含14N和15N的DNA鏈的比值為( ) A．1∶1 B. 2∶1 C．3∶1 D．4∶1
4.用32P標(biāo)記某一個噬菌體的DNA分子,然后去侵染不被標(biāo)記的大腸桿菌,釋放出64個子代噬菌體,問:該噬菌體DNA復(fù)制的次數(shù)以及子代噬菌體中被標(biāo)記的噬菌體占總數(shù)的比例 ( ) A. 6次, 1/64 B. 6次, 1/32 C. 8次, 1/64 D. 8次, 1/32

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第3節(jié) DNA的復(fù)制

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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