第六章第一节（二）DNA的复制

DNA的复制

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1956年美国生物化学家康贝格

首次在试管中人工合成了DNA 。

他将从大肠杆菌中提取出的DNA

聚合酶加入到具有四种丰富的脱氧核

苷酸和适量的Mg+的人工合成体系中，

四种脱氧核苷酸并不能聚合成脱氧核

糖核酸链 —— 并没有发生DNA 的合成。

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当加入少量DNA做引子和ATP作为

能源物质，经保温孵育后，测定其中DNA

的含量。

发现其中DNA的含量增加了，并且

这些DNA的（A + T）:（C + G）的比值

不是随意，而与所加入的单链DNA引子

相同。

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换句话说，新合成的DNA的特异性

不决定于人工合成体系中四种脱氧核苷

酸原来的比例，也不决定于DNA聚合酶

来自哪种生物，而完全决定于作为引物

的DNA分子。

所以，后代DNA分子是以引物的

DNA分子为模板进行复制的。

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梅赛尔 — 斯特尔实验：

对照组：

将大肠杆菌一直培养在含14N的培养基

上生长。

繁殖出的大肠杆菌DNA分子的碱基中

的N都是14N。

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实验组：

2 使大肠杆菌DNA分子的N成为15N。

3 把含15N的大肠杆菌收集起来，洗去

菌体外面的15N，并把它们转移到14N的培

养基上生长，繁殖四次。

1 将大肠杆菌培养在含15N同位素的

培养基上生长。

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从实验组的五代大肠杆菌中分别提取

DNA，在每分钟四万至五万转的速度下进

行密度梯度离心二至三天后，不同重量的

DNA分布在离心管中的位置不同。

（因为14N比15N少一个质子，所以14N比

15N的原子量轻）。

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实验结果：

对照组含14N的DNA分布在试管的上层。

实验组的DNA分子在离心管中分布的

情况如下：

大肠杆菌 在离心管中的位置

第一代 下层

第二代 中层

第三代 1中层:1上层

第四代 1中层:3上层

第五代 1中层:7上层

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DNA分子

第一代 含15N

第二代 含15N 14N各一半

第三代 中层为15N 14N、上层为14N

第四代 中层为15N 14N、上层为14N

第五代 中层为15N 14N、上层为14N

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结果分析：

对照组:

因含14N比较轻，所以DNA分布在

离心管的上层。

实验组：

第一代：

因为是在15N培养基上繁殖的，

DNA含15N，所以分布在离心管的下层。

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第二代：

从15N培养基移至14N培养基上繁殖的

第一代。

因吸收14N复制新DNA，而这些

新DNA分子只分布在离心管的中层，

说明：

DNA分子是半保留复制。

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它们的DNA分子有两种。

一种在离心管的上层（全为14N），

另一种在离心管的中层（全为15N14N）。

这也说明不是全保留复制，而是

半保留复制。

第三代：

因为这一代是从第二代繁殖而来的。

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据双链DNA的碱基互补配对原则，可推出：

1 互补碱基两两相等：A = T，C = G；

2 两不互补的碱基之和比值相等：

（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）

= 1

3 任意两不互补的碱基之和占碱基总量

的 50%，即：

A + C = T + G = 50%

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4（A+G）/（T+C）在DNA的两条单链中的

比值互为倒数。

5（A+T）/（G+C）在两条单链和双链中的

比值相等。

例：DNA的一个单链中A + G / T + C = 0.4，

则上述比例在其互补链和整个DNA分子

中分别是（ ）

A 0.4 和 0.6 B 2.5 和 1.0

C 0.4 和 0.4 D 0.6 和 1.0

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第一次

第二次

例：

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如果把细胞中的一个DNA分子用32P进行

标记，此细胞经过4次有丝分裂，则含有

的标记链数和含有标记链的DNA分子数

分别占总数的（ ）

A 1/30，1/32 B 1/16，1/15

C 1/16，1/8 D 1/8，1/4

C

连续复制 n 次：

1 合成的DNA分子数：

2n

2/ 2n

2 母链DNA分子占全部DNA分子数的比例：

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具有100个碱基对的一个DNA分子片段，

内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制2次，

则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸（ ）

A 60 个 B 80 个

C 120 个 D 180 个

设 x 为所求核苷酸在母链中的含量，

n为复制的次数，则所需游离核苷酸

= x（2 n — 1）

D