师：同学们好，今天我们开始学习高中生物必修二《遗传与进化》的第三章第三节——DNA的复制。通过上节课的学习，同学们已经掌握了DNA分子结构的相关内容。
大家看，这是一个脱氧核苷酸，它由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基构成。脱氧核苷酸形成DNA分子，DNA分子有两条反向平行的脱氧核苷酸链，呈双螺旋结构。碱基对排列在内侧，磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧。脱氧核苷酸链上游离的磷酸基团一端，我们称之为五碳糖端，另一端称之为三碳糖端。
如果通过人工刻制的方法，将北京奥运会会徽“中国印·舞动的北京”复制成两个印章，怎样才能做得一模一样呢？遗传信息控制生物的性状并代代相传，DNA片段中的遗传信息想要稳定地遗传下去，也需要进行复制。那么，DNA又是如何复制的呢？
沃森和克里克在发表DNA分子双螺旋结构的著名短文结尾处写道，在提出碱基特异性配对的看法后，我们立即又提出了遗传物质复制的一种可能机制。之后，他们提出遗传物质自我复制的观点：DNA分子复制时，互补的碱基之间的氢键解开，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键结合到作为模板的单链上。新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称作半保留复制。除了半保留复制，还有两种复制模型，全保留复制和弥散复制。
全保留复制是以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。弥散复制中，子代DNA的每一条链都是由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成。那么，DNA究竟以哪种方式进行复制呢？下面我们通过假说 - 演绎法探究DNA的复制方式。假说一：半保留复制；假说二：全保留复制。同学们可以看出来，我们这里用红线代表母链，黑线代表子链。半保留复制的子一代和全保留复制的子一代情况是不同的。
从DNA分子的双螺旋结构，你能设想DNA是如何复制的吗？同学们先来提出问题。然后做出假设，一部分同学假设DNA的复制方式是半保留复制，另一部分同学假设DNA的复制方式是全保留复制。
接下来要设计实验，在设计实验之前，我们首先要解决两个关键问题。问题一，如何区分子代DNA分子的母链和新合成的子链呢？同学们可以回忆以前所学的知识，如分泌蛋白的合成和运输、噬菌体侵染细菌的实验。想一想，我们这里用什么方法来区分亲代DNA分子的母链和新合成的子链呢？很好，有的同学已经回答出来了，我们这里用同位素标记法，采用同位素观察或追踪物质，用氮 - 15标记母链，子链中含有氮 - 14，氮 - 15和氮 - 14互为同位素，这样我们就可以区分母链和子链。
区分好母链和子链后，还要解决什么问题呢？下面看问题二，如何测定子代DNA带有同位素的情况呢？子代DNA是不是带有同位素，怎么测定出来？同学们想一想应该用什么方法？在这里，我们采用密度梯度离心法。含氮 - 15的双链DNA密度大，含氮 - 14的双链DNA密度小，因为氮 - 15的原子量比氮 - 14原子量大一些。一条链含氮 - 14，一条链含氮 - 15的双链DNA密度居中。密度梯度离心后形成不同的密度带，位于离心管不同的位置。DNA双链均含氮 - 15的密度大，会位于离心管的重带位置；一条链含氮 - 15，一条链含氮 - 14的DNA分子密度居中，离心后会位于离心管的中带位置；两条链均含氮 - 14的DNA分子密度较轻，位于离心管的轻带位置。
两个问题解决之后，我们就可以正式设计实验了。实验设计过程如下：将大肠杆菌在含氮 - 15氯化铵的培养液中生长若干代，培养液中的氮原子全是氮 - 15，所以大肠杆菌会利用氮 - 15作为原料来进行繁殖。提取DNA离心，再将大肠杆菌转移到含氮 - 14氯化铵的培养液中，此时培养液中的氮原子全是氮 - 14。细胞分裂一次得到第一代，提取DNA并离心；细胞再分裂一次，得到第二代，提取DNA离心。这就是我们的实验设计过程，同学们可以再看一下。
下面进行实验预期，按照两种不同的假设进行演绎推理。同学们用红色线代表母链，用黑色线代表子链，根据自己的假设进行演绎，画出DNA复制一次和两次的结果，以及亲代、子一代和子二代DNA密度离心后的位置。
同学们画好了吗？下面我们一起来看一看。如果是半保留复制，演绎推理的预期结果是怎样的呢？亲代DNA双链含氮 - 15，密度梯度离心后位于离心管的重带位置。复制一次之后得到第一代，有两个DNA分子。由于是半保留复制的假设，第一代的每个DNA分子一条链含氮 - 15，一条链含氮 - 14，密度梯度离心后全部位于离心管的中带。再复制一次，得到第二代DNA分子总共有4个。其中有两个DNA分子的两条链全是氮 - 14，另外两个DNA分子，一条链含氮 - 15，一条链含氮 - 14。密度梯度离心后，1/2位于中带，1/2位于轻带。同学们自己再看一看与自己画的是否相同。
如果是全保留复制，演绎推理的预期结果是：亲代仍是双链含氮 - 15，密度梯度离心后位于离心管的重带。复制一次的第一代有两个DNA分子，由于是全保留复制的假设，一个DNA分子两条链都含氮 - 15，另一个DNA分子两条链都含氮 - 14，密度梯度离心后1/2位于重带，1/2位于轻带。再分裂一次得到第二代，共有4个DNA分子，其中一个DNA分子两条链仍然是亲代含氮 - 15的链，另外三个DNA分子两条链全是含氮 - 14的链，密度梯度离心后1/4位于重带位置，3/4位于轻带位置。以上就是我们对半保留复制和全保留复制假设进行的演绎推理的预期结果。
下面进行实验。科学家按照之前的设计进行实验。将大肠杆菌在含氮 - 15氯化铵的培养液中生长若干代，提取DNA离心，DNA位于离心管的重带。转移到含氮 - 14氯化铵的培养液中，细胞分裂一次得到第一代，提取DNA离心，DNA全部位于离心管的中带。细胞分裂两次得到第二代，提取DNA离心，1/2的DNA位于离心管的中带，1/2的DNA位于离心管的轻带。实验结果与假说一半保留复制预期相符合，说明假说一正确，即大肠杆菌DNA复制的方式为半保留复制。科学家进行了很多实验，最后证明DNA的复制是以半保留的方式进行的。