運用假說—演繹法探究DNA的復(fù)制方式，概述DNA通過半保留方式進行復(fù)制；通過對DNA半保留復(fù)制方式的學(xué)習(xí)，理解DNA的準確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定遺傳的基礎(chǔ)；概述DNA復(fù)制的條件、過程和特點。
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)制的一種可能的機制?！?br/>堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的？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？
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(yīng)關(guān)系，暗示DNA的復(fù)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。
科學(xué)研究需要大膽的想象，但得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)之上。
這些觀點各有不同，如何來證明那個觀點是正確的？
要通過實驗“探究DNA復(fù)制是哪種方式？”關(guān)鍵思路是什么？
關(guān)鍵思路：通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA。
如何做區(qū)分親代和子代的DNA，又如何進行實驗觀察呢？
DNA以什么方式復(fù)制？
DNA以半保留方式復(fù)制（全保留、分散）
DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)
資料：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，這兩種同位素的相對原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；
為什么不適用32P，14C等具有放射性的同位素標(biāo)記呢？
如何做區(qū)分親代和子代的DNA？
科學(xué)家：梅塞爾森（M.Meselsn）和斯塔爾（F.Stahl）
利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同質(zhì)量N元素的DNA。
形成的不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？？
得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標(biāo)記
15N/ 15N-DNA
14N/ 14N-DNA
1/2位于輕帶1/2位于重帶
3/4位于輕帶1/4位于重帶
據(jù)此推測，子三代的結(jié)果是？
15N/ 14N-DNA
14N/ 15N-DNA
1/2位于輕帶1/2位于中帶
思考：分散復(fù)制的離心結(jié)果是？
結(jié)論：DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制
排除DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制
排除DNA的復(fù)制是分散復(fù)制
轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中分裂一次
科學(xué)研究的方法——假說演繹法
半保留復(fù)制、全保留復(fù)制或分散復(fù)制
推理、探究幾種復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測可能實驗結(jié)果
結(jié)論：DNA復(fù)制是半保留復(fù)制
證明DNA半保留復(fù)制的實驗
[典例]細菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細菌的DNA皆含有15N，然后再移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取其子代的DNA進行梯度離心，下圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯誤的是(　　)
A.第一次分裂的子代DNA應(yīng)為② B.第二次分裂的子代DNA應(yīng)為①C.第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③ D.親代的DNA應(yīng)為④
以親代DNA為模板合成子代DNA的過程
真核細胞：細胞核（主要）、線粒體和葉綠體；原核細胞：擬核區(qū)（主要），質(zhì)粒（環(huán)狀DNA）；病毒：宿主細胞中（如：噬菌體侵染大腸桿菌）
解旋——在能量驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋解開
合成子鏈——DNA聚合酶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
復(fù)旋——隨著解旋進行，子鏈不斷延伸，每條新子鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)
子鏈皆由5’向3’端進行延伸
①模板： ②原料： ③能量 ④ 酶：
解旋酶、DNA聚合酶等
形成兩個完全相同的DNA分子
從子鏈的5' 端向 3' 端延伸
(1)DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板。(2)通過堿基互補配對保證了復(fù)制的準確進行。
將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。
真核生物 DNA 的復(fù)制從多個起點開始進行，使得復(fù)制能在較短時間內(nèi)完成。
原核生物 DNA 的復(fù)制只有一個復(fù)制起點。
真核生物與原核生物DNA復(fù)制的區(qū)別
[典例]如圖為真核生物DNA復(fù)制過程示意圖，有關(guān)分析錯誤的是(　　)
A.DNA具有半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制的特點B.DNA復(fù)制時兩條子鏈的延伸方向相同C.DNA不同起點的復(fù)制是不同步進行的D.多起點雙向復(fù)制提高了DNA的合成速率
親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，則
②含親代母鏈的DNA分子數(shù)：
④不含親代母鏈的DNA分子數(shù)：
⑤含親代母鏈的DNA分子數(shù)與子代DNA分子數(shù)之比為：
③只含親代母鏈的DNA分子數(shù)：
DNA復(fù)制中的有關(guān)計算
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：
②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)：
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)：
（1）則經(jīng)過n次復(fù)制共需要消耗該脫氧核苷酸個數(shù)為：
（2）第n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸個數(shù)為：
m（ 2n-2n-1）= m × 2n-1
若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則
[典例]將某精原細胞(2n=8)的DNA分子用32P標(biāo)記后置于不含標(biāo)記物的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過一次細胞分裂后，檢測分裂過程和分裂后細胞的情況，子細胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)是______________。
[典例]將某精原細胞(2n=8)的DNA分子用32P標(biāo)記后置于不含標(biāo)記物的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過兩次細胞分裂后，檢測分裂過程和分裂后細胞的情況，子細胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)是______________。

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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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