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第3節(jié)　DNA的復(fù)制
一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)及DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
1．對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)
(1)半保留復(fù)制
①提出者：沃森和克里克。
②觀點(diǎn)：DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制。
③內(nèi)容：DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂。解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。
④結(jié)果：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。
(2)全保留復(fù)制
概念：指DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。
2．DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
(1)實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。
(2)實(shí)驗(yàn)原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。
(3)實(shí)驗(yàn)假設(shè)：DNA分子以半保留的方式復(fù)制。
(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)三條DNA帶。
①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA。
②中帶(密度居中)：一條鏈為14N標(biāo)記，另一條鏈為15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
(5)實(shí)驗(yàn)過程
(6)結(jié)果分析
①立即取出：提取DNA→離心→全部是重帶。
②細(xì)胞分裂一次(即細(xì)菌繁殖一代)取出：提取DNA→離心→全部是中帶。
③細(xì)胞再分裂一次(即細(xì)菌繁殖兩代)取出：提取DNA→離心→1/2位于中帶、1/2位于輕帶。
(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。
強(qiáng)化記憶：
科學(xué)家在研究DNA的復(fù)制方式時(shí)，提出了兩種復(fù)制模式：全保留復(fù)制和半保留復(fù)制(如圖所示)：
請(qǐng)據(jù)圖回答問題：
(1)用什么技術(shù)區(qū)分來自模板DNA的母鏈與新合成的DNA子鏈？
提示　同位素標(biāo)記技術(shù)。
(2)如何測(cè)定子代DNA帶有同位素的情況？
提示　對(duì)DNA進(jìn)行離心，觀察其在離心管中的分布。
(3)若DNA復(fù)制的方式為全保留復(fù)制，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)是怎樣？
提示　①親代大腸桿菌：提取DNA→離心→全部是重帶。②繁殖一代后取出：提取DNA→離心→1/2重帶、1/2輕帶。③繁殖兩代后取出：提取DNA→離心→1/4重帶、3/4輕帶。
二、DNA復(fù)制的過程
1．DNA復(fù)制的概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。
2．發(fā)生時(shí)期：在真核生物中，這一過程是在細(xì)胞分裂前的間期，隨著染色體的復(fù)制而完成的。
3．過程
4．結(jié)果：一個(gè)DNA分子形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子。
5．特點(diǎn)
(1)邊解旋邊復(fù)制。
(2)半保留復(fù)制。
6．準(zhǔn)確復(fù)制的原因
(1)DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板。
(2)通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。
7．意義：DNA通過復(fù)制，將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。
【拓展延伸】　真核生物DNA復(fù)制的起點(diǎn)和方向
多起點(diǎn)不同時(shí)雙向復(fù)制
在復(fù)制速率相同的前提下，圖中DNA是從其最右邊開始復(fù)制的。
強(qiáng)化記憶：
請(qǐng)總結(jié)DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算規(guī)律：
假設(shè)將一個(gè)全部被15N標(biāo)記的雙鏈DNA分子(親代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)n代，結(jié)果如下：
從圖中可以得到如下規(guī)律：
(1)DNA分子數(shù)
①子n代DNA分子總數(shù)為2n個(gè)。
②含15N的DNA分子數(shù)為2個(gè)。
③含14N的DNA分子數(shù)為2n個(gè)。
④只含15N的DNA分子數(shù)為0個(gè)。
⑤只含14N的DNA分子數(shù)為(2n－2)個(gè)。
(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)
①子代DNA中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條。
②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。
(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)
①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)個(gè)。
②若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，在第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1個(gè)。
必背知識(shí)：
1．DNA復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。
2．DNA復(fù)制的過程可分為三步：
(1)解旋：復(fù)制開始時(shí)，在細(xì)胞提供的能量的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。
(2)合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。
(3)螺旋：每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
3．DNA復(fù)制的特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制。
4．DNA復(fù)制需要的條件：模板、原料、能量、酶。
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