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高中生物第3章第3节《DNA的复制》(必修2)

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课程内容:
《DNA的复制》
    对DNA分子复制的推测
    沃森和克里克在发表DNA分子双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道:“在提出碱基特异性配对的看法后,我们立即又提出了遗传物质进行复制的一种可能机理。”你能从DNA分子的双螺旋结构,设想出DNA复制的方式吗?
    沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文,提出了遗传物质自我复制的详细假说:DNA分子复制时,DNA分子的双螺旋将解开,互补的碱基之间的氢键断裂,解开的两条单链作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则,通过形成氢键,结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,因此,这种复制方式被称做半保留复制。
    DNA半保留复制的实验证据(选学)
    要分析DNA的复制究竟是半保留的还是全保留的,就需要区分亲代与子代的DNA。1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料,运用放射性同位素示踪技术,设计了一个巧妙的实验,证实了DNA的确是以半保留的方式复制的。
    首先,科学家以含有15N标记的NH4CL培养液来培养大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖几代,再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。然后,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。
    如果DNA是以半保留的方式复制的,那么离心后应该出现三条DNA带:一条带是15N标记的亲代双链DNA(用15N/15N表示),其密度最大,最靠近试管底部;一条带是只有一条DNA链被15N标记的子代双链DNA(其中一条链为15N,另一条链为14N,用15N/14N表示),其密度居中,位置也居中;还有一条带是两条DNA链都未被15N标记的子代双链DNA(用14N/14N表示),密度最小,离试管底部最远。实验结果与预期的一样,在试管中出现了DNA的这三条带,证明DNA的复制是以半保留的方式进行的。
    DNA分子复制的过程
    DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。这一过程是在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期,随着染色体的复制而完成的。
    复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫做解旋。然后,以解开的每一段母链为模板,在DNA聚合酶等酶的作用下,利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一段子链。随着模板链解旋过程的进行,新合成的子链也在不断地延伸。同时,每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。这样,复制结束后,一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子,通过细胞分裂分配到子细胞中去。
    DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程,复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。
    DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。

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李老师

女,中教高级职称

具有较强的沟通能力,很容易调动学生学习积极性。

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