师：同学们好，今天我们一起复习高中生物人教版必修2第三章第三节DNA的复制。首先回顾一下DNA双螺旋结构的主要特点。第一，DNA由两条单链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。第二，DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。第三，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律，即A和T配对，G和C配对，而且A - T之间有两个氢键相连，G - C之间有三个氢键相连。
同学们，如何理解两条链是反向平行的呢？这涉及到DNA单链的方向性，下面我们一起回顾DNA的基本组成单位——脱氧核苷酸。脱氧核苷酸由三部分组成，其中脱氧核糖为五碳糖，含有五个碳原子。这五个碳原子与五元环的五个顶角并非一一对应，在五元环顶部的不是碳原子，而是氧原子。
科学家们为了研究需要，对脱氧核糖的5个碳原子进行了编号，从氧原子起，按顺时针方向将脱氧核糖的5个碳原子依次编为1’碳、2’碳、3’碳、4’碳和5’碳。在这个编号体系下，磷酸基团与5’碳相连，而含氮碱基则连接在1’碳上。了解这些后，我们看DNA的平面结构图。从图中可以看出，DNA的两条链均有两个末端。看左侧这条DNA单链，上端有一个游离的磷酸基团，磷酸基团与5’碳相连，这一端称为5’端；而在另一端有一个游离的羟基，羟基与3’碳相连，因此这一端称为3’端。
从图中DNA双链的上端开始，左侧这条单链是从5’端到3’端，而右侧这条单链则是从3’端到5’端。DNA的两条单链走向相反，所以DNA两条链是反向平行的。这个问题就讲到这里。
同学们，我们知道DNA复制是以半保留方式进行的，但这个结论的证实经历了复杂过程。科学家们运用假说 - 演绎的方法进行研究，下面我们一起回顾科学家们对DNA复制提出的两种主流假说。第一种是沃森和克里克提出的半保留复制，第二种是其他科学家提出的全保留复制。下面通过示意图来理解这两种假说的本质。如果DNA复制时以DNA两条链为模板合成两个子代DNA分子，这两个子代DNA分子中均保留了原来DNA分子的一条链，这种复制方式称为半保留复制。而如果DNA复制时，以DNA双链为模板，子代DNA的两条链都是新合成的，这种复制方式就称为全保留复制。
这两种复制方式到底哪一种正确呢？这需要通过实验验证。如果让你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？同学们，刚才我们分析过，两种假说的亲代DNA是一致的，但子代DNA出现了差异。因此，要证明哪一种假说是正确的，就必须区分亲代和子代的DNA。
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，设计了一个巧妙的实验，对上述两种假说进行验证，最终证实了DNA复制是以半保留方式进行的。同学们，他们实验中运用到了同位素标记技术，使用的同位素是氮元素的两种同位素。
氮15和氮14是氮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，使得含氮15的DNA比含氮14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氮元素的DNA。下面来看他们的实验。先将细菌放在含氮15的培养基中培养若干代，这时细菌的DNA几乎都被氮15标记。然后将细菌转移到含有氮14的培养基中培养。由于细菌每隔20分钟分裂一次，所以每隔20分钟取样一次，将不同时间取样的细菌的DNA提取出来，分别放入含有氯化铯溶液的试管中进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
图中1号试管为原来细菌的DNA作为对照组，2号试管为氮15标记的亲代DNA，3号试管为细菌分裂一次的第一代DNA，4号试管为细菌再分裂一次的第二代DNA。请同学们思考一个问题，假设DNA是半保留复制，离心后试管中的DNA位置会怎样呢？请运用演绎推理来分析实验过程，预测实验结果。如果DNA复制是半保留复制，亲代DNA的两条链均为氮15，其DNA条带位于试管底部。第一代的两个DNA分子均为一条链为氮15，另一条链为氮14，其DNA条带位于试管中部。第二代的四个DNA分子有两种，一种为两条单链均为氮14，另一种为一条单链为氮14，另一条链为氮15，其DNA条带有两条，分别位于试管中部和试管上部。如果全保留复制是正确的，实验预期又是怎样的？
如果DNA复制是全保留复制，亲代DNA的两条链均为氮15，其DNA条带位于试管底部。第一代的两个DNA分子不同，一个为两条链均为氮15，另一个为两条链均为氮14，其DNA条带有两条，分别位于试管上部和底部。第二代四个DNA分子中有三个DNA分子的两条链均为氮14，一个DNA分子的两条链均为氮15，其DNA条带也有两条，分别位于试管上部和底部。