3.3 DNA分子的复制 知识清单-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

3.3 DNA的复制 一．基础内容 一．基础内容回顾 ： （一）对DNA分子复制的推测 1.沃森和克里克的遗传物质自我复制的假说: DNA复制时,DNA双链解开,互补的碱基之间的氢键断裂,解开的两条单链分别作为复制的模版,游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则,通过形成磷酸二酯键,结合到作为模板的单链上。 2.早期推测的DNA的三种复制方式： （1）半保留复制:新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,这种复制方式称作半保留复制。 （2）全保留复制：复制完成后，母链全保留，子代DNA的双链都是新合成的。 （3）分散复制：复制完成后，亲代DNA会成片段分散进入子代DNA的每条链中。 3.结论：DNA的复制是以半保留复制方式复制。 （二）DNA半保留复制的实验证据 1.实验材料及方法： 1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术和密度梯度离心技术，设计了一个巧妙的证明DNA半保留复制的实验。 2. 背景知识： 15N和14N是N元素的两种稳定同位素,这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用密度梯度离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。 3.实验原理: （1）两条单链都含15N的DNA密度大,离心时应该在试管的底部， （2）两条单链都含14N的DNA密度小,离心时应该在试管的上部， （3）一条单链含14N、一条单链含15N的双链DNA密度居中，离心时应该在试管的中部。 4.实验过程： ①科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，目的是大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的。 ②再将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。 5. 实验预期： 假设DNA是以半保留方式复制的，下图为证明DNA复制方式的实验示意图，请你用类似“14N/14N-DNA”的形式写出图中序号①～⑧处DNA分子。（图位于课本P54） 6. 实验结果： 亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，试管中出现一条DNA带，位置靠近试管的底部，说明其密度最大，是15N标记的亲代双链DNA(用15N/15N-DNA表示)；将转移培养后第一代细菌的DNA离心后,试管中也只有一条带，但位置居中，说明其密度居中，是只有一条单链被15N标记的子代双链DNA(用 15N/14N-DNA表示)；将第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，为15N/14N-DNA,另一条带的位置更靠上，说明其密度最小，是两条单链都没有被15N标记的子代双链DNA(用 14N/14N-DNA表示)。 7.实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。 （三）DNA分子复制的过程 1.DNA 复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 2.发生时间：有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期。 3.场所： （1)真核生物：主要在细胞核内，线粒体和叶绿体中也可以进行. （2)原核生物：主要在细胞质。 4.【条件】： （1）模板：DNA的两条链 （2)原料：4种游离的脱氧核苷酸 （3）能量：ATP供能 （4)酶：解旋酶和DNA聚合酶 5.过程： （1）解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，将两条螺旋的双链解开。 （2)合成子链： 以DNA的两条链为模板，在解旋酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照 碱基互补配对原则，合成与母链互补的一条子链。 （3)形成子代DNA分子：延伸子链，母子链盘绕成双螺旋结构。 6.结果：形成两个完全相同的DNA分子。 7.【特点】： (1) 半保留复制 (2)边解旋边复制 8.意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。 9.【准确复制的原因】： (1)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。 (2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 （四）难点分析 1.DNA复制的相关计算 （1）DNA复制是以半保留的方式进行的，若1个DNA分子复制n次,则相关过程和数据如下图所示。 ①1个DNA分子经过n次复制,形成2n个子代DNA分子。其中含有亲代DNA链的子代DNA分子有2个,不含亲代DNA链的子代DNA分子有(2n-2)个。  ②复制n次后,子代DNA分子中共有2n+1条脱氧核苷酸链。其中亲代脱氧核苷酸链有2条,新合成的脱氧核苷酸链有(2n+1-2)条。  （2）复制n次后,1个DNA分子复制形成的子代DNA分子中,有2个DNA分子含有亲代DNA分子的脱氧核苷酸链。在子代DNA分子的全部脱氧核苷酸链中,新形成的脱氧核苷酸链所占的比例是(2n+1-2)/2n+1。  （3）假如1个DNA分子中有m个腺嘌呤(A),则该DNA分子复制n次需要(2n-1)·m个腺嘌呤。该DNA分子第n次复制需要2n-1·m个腺嘌呤。  2.做与DNA复制相关的计算题时的4个注意事项 (1)复制次数:“DNA复制了n次”和“第n次复制”不同,前者包括第n次及其之前所有的复制,而后者只包括第n次复制。 (2)碱基数目:注意碱基数目的单位是“对”还是“个”。 (3)在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有2个。 (4)关键词语:看清是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”,“含”还是“只含”等关键词。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$