高中生物 27 基因的本质 - DNA 的复制

DNA复制的概念

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。在这个过程中，DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。

时间：主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。

场所：真核生物中，DNA复制主要在细胞核中进行，此外在线粒体、叶绿体中也可进行；原核生物的DNA复制则发生在拟核区。

条件：

模板：亲代DNA分子的两条链。

原料：四种游离的脱氧核苷酸，即腺嘌呤脱氧核苷酸（dATP）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（dGTP）、胞嘧啶脱氧核苷酸（dCTP）、胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTTP）。

能量：由ATP提供。

酶：解旋酶、DNA聚合酶等。解旋酶的作用是打开DNA双链之间的氢键，使DNA分子解旋；DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接成DNA子链。

解旋：在解旋酶的作用下，DNA分子的两条链解开，此过程需要消耗ATP。解开的两条链分别作为模板，按照碱基互补配对原则，合成新的子链。

合成子链：以解开的每一条母链为模板，在DNA聚合酶的作用下，利用细胞中游离的四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子链。在合成子链的过程中，新合成的子链不断延伸，从5′端向3′端延伸。

连接子链：随着解旋过程的进行，新合成的子链不断延伸，同时，每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。

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，这种复制方式叫做半保留复制。通过梅塞尔森和斯塔尔的实验，有力地证明了DNA的半保留复制方式。

边解旋边复制：DNA复制时，并不是先将整个DNA分子完全解旋后再进行复制，而是边解旋边复制，这样可以提高复制的效率。

通过DNA复制，将亲代DNA的遗传信息传递给了子代DNA，从而保持了遗传信息的连续性，使物种得以相对稳定地延续和发展。子代细胞或个体在遗传物质上与亲代细胞或个体保持了一致，从而保证了生物遗传的稳定性和物种的相对稳定性。

DNA的复制是生物遗传信息传递的基础，对于生物的生长、发育、繁殖等生命活动具有至关重要的意义，同时也是现代分子生物学研究的重要内容之一。