师：同学们，今天我们来复习人教版必修2第三章基因的本质。首先学习第三节DNA的复制，DNA是如何进行复制的呢？下面我们跟随科学家的脚步重温DNA复制的方式。沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的短文里提到，碱基特异性配对方式暗示着遗传物质复制的一种可能机制。请大家思考两个问题：一、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
生：暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
师：问题二，这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？
生：说明科学研究需要大胆想象，但得出结论必须建立在确凿证据之上。
师：沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：一、DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补碱基间氢键断裂；二、解开的两条DNA单链分别作复制模板，游离的脱氧核糖核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键结合到模板单链上；三、新合成的每个DNA分子都保留原来DNA分子中的一条链，这种复制方式叫半保留复制，特点是形成的分子一半新一半旧。提出这一假说后，也有人提出不同观点，即全保留复制和分散复制。全保留复制是以两条母链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代DNA分子，特点是一半全新一半全旧。分散复制是亲代DNA双链被切成片段后合成子链，然后子母双链聚集成链，特点是新旧随机结合。到底哪种假说是正确的呢？第一，提出问题：DNA以什么方式进行复制？第二，提出假说：第一种可能是半保留复制，子代DNA保留亲代DNA中的一条链；第二种可能是全保留复制，子代DNA双链都是新合成的；第三种可能是分散复制，亲代DNA双链被切成片段后合成子链，然后子母双链聚集成链。问题一，要通过实验探究DNA复制是哪种方式，关键思路是什么？
生：关键思路是通过实验区分亲代和子代的DNA。
师：问题二，DNA肉眼看不见，如何区分亲代和子代的DNA？又如何实验观察区分呢？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，运用同位素标记法设计了一个巧妙实验，大肠杆菌20分钟繁殖一次，繁殖速度较快。问题三，如果用同位素标记，标记什么元素好？怎样形成不同密度的DNA分子并加以区分呢？
生：氮15和氮14是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素相对原子质量不同，含氮15的DNA比含氮14的DNA密度大。可以将生长在含氮15培养基中的大肠杆菌和生长在含氮14培养基中的大肠杆菌进行离心，重的氮15的DNA条带密度高，接近离心管底部；轻的氮14的DNA条带密度小，接近离心管上部。
师：差速离心法和密度梯度离心法有什么区别？
生：差速离心法主要是逐渐提高离心速率，依次分离出不同大小颗粒；密度梯度离心法则是选用特定密度梯度介质离心时，在溶液中形成密度梯度，溶液中的大分子依据密度不同停留在离心管不同位置，形成不同区带。
师：具体实验过程：步骤一，用含氮15物质的培养基培养大肠杆菌，获得含氮15的DNA分子；步骤二，将大肠杆菌转移到含氮14的普通培养液中；步骤三，在不同时期收集大肠杆菌后离心，记录离心后离心管中DNA的位置。第三步，科学家进行演绎推理：假设DNA的复制是半保留复制，亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，离心管中只出现一条重带，将第一代细菌转移到含氮14的培养液中培养离心，离心管中也只出现一条中带，细菌再培养一代，再次对DNA离心，离心管中出现一条轻带和中带。假设DNA的复制是全保留复制，亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，离心管中只出现一条重带，将第一代细菌转移到含氮14的培养液中培养离心，离心管中会出现轻带和重带，细菌再培养一代，再次对DNA离心，离心管中同样出现轻带和重带。假设DNA的复制是分散复制，亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，离心管中只出现一条重带，将第一代细菌转移到含氮14的培养液中培养离心，离心管中会出现混合中带，细菌再培养一代，再次对DNA离心，离心管中会出现混合中带。第四步实验验证，亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，离心管中只出现一条重带，将第一代细菌转移到含氮14的培养液中培养离心后，试管中也只出现一条中带，这就排除了DNA全保留复制方式，细菌再培养一代，再次对DNA离心，试管中出现两条带，轻带和中带，排除DNA的分散复制。第五步实验结论，DNA的复制是以半保留的方式进行的。下面我们总结一下这个实验所用的实验方法——假说演绎法。第一步，发现问题：DNA是如何复制的？第二步，提出假说：半保留复制、全保留复制、分散复制。第三步，演绎推理：探究半保留复制方式下得到子代DNA的可能情况，预测可能的实验结果。第四步，实验验证：证明DNA半保留复制的实验。第五步得出结论：DNA复制是半保留复制。DNA复制的具体过程是怎样的呢？DNA复制的概念是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。二、DNA复制的场所，真核细胞主要在细胞核中，线粒体、叶绿体中也有DNA复制；原核细胞主要在拟核中，细胞质中也有DNA复制；病毒在宿主细胞中进行。判断：神经细胞在有丝分裂前的间期进行DNA的复制吗？
生：高度分化的细胞不进行DNA的复制，如神经细胞、哺乳动物成熟的红细胞等。
师：三、发生时期，以真核生物为例，细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成，包括有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期。四、过程：一、解旋，在ATP驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。问题一，是什么物质将DNA双螺旋打开？
生：解旋酶。
师：问题二，为什么这种物质能将DNA双螺旋打开？
生：因为解旋酶可以断开氢键。
师：二、合成子链，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链，母链和子链之间通过氢键相连，注意氢键形成不需要酶和能量。在DNA聚合酶催化下，单个脱氧核苷酸合成脱氧核苷酸链，DNA聚合酶形成磷酸二酯键。由图可知，DNA的合成有一定方向，从子链的5’端向3’端延伸。问题三，子链的合成以什么为模板？
生：母链或者亲代DNA的两条链。
师：问题四，子链的合成需要什么原料？
生：四种游离的脱氧核苷酸。
师：问题五，子链的合成遵循哪一原则？
生：碱基互补配对原则。
师：问题六，将单个脱氧核苷酸连接起来依靠哪一物质？
生：DNA聚合酶。
师：问题七，DNA的两条链是完全打开后才开始合成子链吗？
生：边解旋边复制。
师：第三，合成子代DNA，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。复制的特点是边解旋边复制和半保留复制，遵循碱基互补配对原则。7、DNA能够精确复制的原因有两点：一、DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确模板；二、碱基互补配对原则保证复制准确进行。你认为DNA复制会百分百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？