DNA的复制

什么时候复制: 在细胞分裂前的间期——包括有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。复制发生在分裂之前，让 DNA 加倍，才能保证子细胞得到一份完整的遗传物质。

⚠ 复制在间期，不是分裂期!「解旋」用的是解旋酶，「连接」用 DNA 聚合酶，别把两种酶张冠李戴。原料是脱氧核苷酸不是碱基、不是核糖核苷酸(那是转录用的)。

半保留复制: 复制时双链解开，每条母链都作模板，各合成一条互补的新链。所以复制出的两个 DNA 里，每一个都保留了一条原来的母链。这是无论复制多少代，含母链的 DNA 永远是 2 个的根本原因。

碱基互补配对法则(计算的命根)

⚠ 区分「某一条链」和「整个 DNA」!一条链上 A 不一定等于 T；只有整个双链才有 A=T、G=C。看到「模板链」「其中一条链」四个字，立刻警觉。

思路: 用密度不同的氮同位素给 DNA「贴标签」——重的 ¹⁵N、轻的 ¹⁴N。DNA 越重，离心后沉得越低。看不同代数 DNA 落在哪条带，就知道链是怎么组合的。

为什么证明半保留: 第1代若是「全保留」应出现重带+轻带两条，可实际只有一条中带→说明每条新 DNA 是「一半重一半轻」→半保留。第2代出现轻带，且中带永远对应2 个含母链的 DNA。

⚠ 「中带」不会消失，它对应的正是那2 个含 ¹⁵N 母链的 DNA(永远 2 个)。但中带 DNA 占比例随代数减小(2/2ⁿ)。别把「个数」和「比例」搞混。

消耗公式怎么来: n 次后共 2ⁿ 个 DNA，需要 2ⁿ 份链的量，但原来已有 1 份(母链)且母链被保留，实际新合成 = 总量 − 原量。以碱基计:一个 DNA 含某碱基 x 个，2ⁿ 个共 x·2ⁿ，原本有 x，故消耗 x·(2ⁿ−1)。

⚠ 「一共消耗」用 2ⁿ−1，「第 n 次单独消耗」用 2ⁿ⁻¹，两个极易混。含母链 DNA 永远 2 个(不是 2ⁿ⁻¹ 也不是 1 个)。

核心结论: 母链一共只有 2 条(亲代双链拆开)。半保留复制中这 2 条母链各自被保留，永远分处 2 个不同的子代 DNA 中。所以含母链(含 ¹⁵N)的 DNA 个数恒为 2，与复制多少代无关。

个数 vs 比例: 个数不变(2)，但比例随代数指数下降。第1代 2/2=100%，第2代 2/4=50%，第3代 2/8=25%…越复制，含母链的越「稀释」。

⚠ 这是全章最高频陷阱:问「个数」答 2，问「比例/占几分之几」答 2/2ⁿ。看清问的是哪个!

题型A — 碱基数量计算（第 n 代含某碱基总数）

触发信号:「复制 n 次后，所有 DNA 中含 A(或 G)多少个」，或「第 n 代 DNA 共含某碱基多少」。

标准动作:先求一个 DNA 含该碱基数 x → 复制 n 次得 2ⁿ 个 DNA → 总数 = x·2ⁿ。注意碱基被完整复制，含量随 DNA 数同倍增。

示例(带解):一个 DNA 含 A=200 个，复制 3 次。第3代共 2³=8 个 DNA，含 A 总数 = 200×8 = 1600 个。(T 同为 1600，因 A=T。)

陷阱:把「含某碱基总数」和「消耗游离碱基数」搞混——含量用 2ⁿ，消耗用 2ⁿ−1。

题型B — 含亲代链的 DNA 分子数（含原料/含母链）

触发信号:「复制 n 次后，含亲代链(母链/原 DNA 的链)的 DNA 有几个」「完全由新原料组成的有几个」。

标准动作:含母链 DNA 恒为 2(半保留，2 条母链各占1个);完全新料 = 总数 − 2 = 2ⁿ−2。

示例(带解):1 个 DNA 复制 4 次 → 2⁴=16 个。含亲代链的 = 2 个;完全由新脱氧核苷酸构成的 = 16−2 = 14 个。

陷阱:误答含母链 = 2ⁿ⁻¹ 或 = 1。半保留下永远是 2(母链就 2 条)。

题型C — 同位素标记离心分层

触发信号:¹⁵N/¹⁴N、³²P/³¹P、³H 标记，问离心后几条带、各带比例、哪代出现轻带。

标准动作:全 ¹⁵N 母代→第1代全中带→之后中带对应 2 个含母链 DNA(个数恒2)，轻带 = 2ⁿ−2 个。中∶轻 = 2∶(2ⁿ−2) = 1∶(2ⁿ⁻¹−1)。

示例(带解):全 ¹⁵N 的 DNA 转 ¹⁴N 复制 3 次。共 8 个:中带(含¹⁵N)=2，轻带=8−2=6。中∶轻 = 2∶6 = 1∶3;无重带(母链已分散到中带)。

陷阱:以为还有重带——第1代起重带就消失了(母链各自配了轻链)。

题型D — 消耗游离碱基数计算

触发信号:「复制 n 次共需(消耗)多少个游离的 A/脱氧核苷酸」或「第 n 次复制消耗多少」。

标准动作:累计消耗 = x·(2ⁿ−1);第 n 次单独消耗 = x·2ⁿ⁻¹(x=一个 DNA 含该碱基数)。

示例(带解):1 个 DNA 含 T=300，复制 3 次。累计消耗 T = 300×(2³−1)=300×7=2100 个;第3次单独消耗 = 300×2²=1200 个。

陷阱:累计用 2ⁿ−1，单次用 2ⁿ⁻¹，别互换;别用 2ⁿ(那是产物 DNA 数不是消耗数)。

题型E — 复制次数与产物统计

触发信号:给出产物 DNA 数或某统计量，反推复制次数 n;或问「n 次后有几条链是新的」。

标准动作:2ⁿ=产物数 → 解 n(取对数或凑 2 的幂);总链数 = 2·2ⁿ，母链 2 条，新链 = 2·2ⁿ−2 = 2(2ⁿ−1)。

示例(带解):某 DNA 复制后产生 32 个 DNA → 2ⁿ=32 → n=5 次。总链 = 64 条，其中母链 2 条、新链 62 条。含母链 DNA 仍 2 个。

陷阱:把「链数」当「DNA 数」;新链条数 = 2(2ⁿ−1) 别漏那个 2。

① 半保留导致含母链 DNA 恒为 2 个，无论复制几代。问「比例」才是 2/2ⁿ。

② ¹⁵N 全标记转 ¹⁴N 离心:第1代只有中带(不是重+轻)!之后中带恒 2 个、轻带 2ⁿ−2 个，无重带。

③ 碱基计算分清「某一条链」和「整个 DNA」:只有整个双链才 A=T、G=C。

④ 消耗游离碱基用 2ⁿ−1(累计)或 2ⁿ⁻¹(单次);含有某碱基总数用 2ⁿ。三者别混。

⑤ 复制时间在间期(有丝/减一前)，不是分裂中期后期;原料是脱氧核苷酸不是碱基、不是核糖核苷酸。

⑥ 解旋酶拆氢键、DNA 聚合酶连核苷酸;别把 RNA 聚合酶(转录用)扯进来。

⑦ 一条链上 A₁ 与 T₁ 不一定相等;但 A₁=T₂、G₁=C₂(与互补链换位相等)。

⑧ 「个数」与「比例」是两码事,读题看清问哪个(含母链个数=2，比例=2/2ⁿ)。

⑨ 边解旋边复制:不是先全解开再复制，而是解一段配一段(半不连续)。

① 「守恒量」思维——母链是不灭的 2 条: 把 2 条母链当成两个被永久保留的「印章」，无论复制多少次，它们只是被稀释进越来越多的 DNA，从不消失也不增多。凡是问「含母链/含旧标记」的个数，答案永远锁死 2;问比例就是 2/2ⁿ。抓住这条守恒线，一整类题秒杀。

② 消耗 = 总量 − 库存: 消耗公式 x(2ⁿ−1) 的本质是「产物总链的碱基量 − 原本已有的量」。想成会计:期末总量 x·2ⁿ，期初库存 x，消耗 = 期末−期初。这样你永远不必背，现推即可，还能推广到「共消耗多少条链」= 2(2ⁿ−1)。

③ 离心带型 = 母链去向的可视化: 重带→中带→(中+轻)的演变，本质是「那 2 条重母链怎样被逐代分配」。中带永远只装 2 个含母链的 DNA;轻带装的是「双新链」DNA。把带型翻译成「母链在哪」，任何标记实验(¹⁵N、³²P、³H、BrdU)都同一套逻辑。

④ 碱基互补的「换位对称」: A₁=T₂、T₁=A₂、G₁=C₂、C₁=G₂——一条链的某碱基 = 互补链对应碱基。由此(A₁+T₁)/(G₁+C₁) 在两条链相等，整个 DNA 相等。掌握这层对称，「给一条链的比例求整个 DNA 或另一条链」的题就变成机械换位。

⑤ 复制 vs 转录 vs 翻译的原料/酶/产物对照: 复制(脱氧核苷酸/解旋酶+DNA聚合酶/DNA)、转录(核糖核苷酸/RNA聚合酶/RNA)、翻译(氨基酸/无需模板酶但需 tRNA·核糖体/蛋白质)。三者最爱在选择题里互相设套,列一张对照表反复默写，原料和酶就不会张冠李戴。