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1、第三章第三章 第第3节节 DNA的复制的复制对对DNA分子复制的推测分子复制的推测有两种推测：有两种推测：1.半保留复制半保留复制2.全保留复制全保留复制亲代亲代(第一代第一代)子一代（第二代）子一代（第二代）子二代（第三代）子二代（第三代）子三代子三代（第四代）（第四代）DNA半保留复制半保留复制示意图示意图亲代亲代(第一代第一代)子一代（第二代）子一代（第二代）子二代（第三代）子二代（第三代）子三代子三代（第四代）（第四代）DNA全保留复制全保留复制示意图示意图一一.对对DNA分子复制的推测分子复制的推测沃森和克里克的推测沃森和克里克的推测(假说假说)复制时复制时,DNA的双螺旋解开的双螺
2、旋解开.互互补的碱基间氢键断裂补的碱基间氢键断裂分开的两条链作为模板分开的两条链作为模板,以碱以碱基互补配对的原则合成新的基互补配对的原则合成新的一条链，新链与对应的模板一条链，新链与对应的模板盘绕形成子代盘绕形成子代DNA。这样一这样一个个DNA分子就形成两个新的分子就形成两个新的DNA分分子，而且与原来的子，而且与原来的DNA分子的碱基分子的碱基序列完全相同。序列完全相同。结果每个子代结果每个子代DNA分子的一条链来分子的一条链来自亲代自亲代DNA，另一条链则是新合成，另一条链则是新合成的这种复制方式称为的这种复制方式称为半保留复制半保留复制 要分析要分析DNA的复制究竟是的复制究竟是半保
3、半保留留复制的还是复制的还是全保留全保留的，就需要区的，就需要区分亲代与子代的分亲代与子代的DNA。二二.DNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据15N/15NDNA重链重链DNA14N/14NDNA轻链轻链DNA15N/14NDNA中链中链DNA实验的结果预期的结果一致实验的结果预期的结果一致,说明克里克说明克里克等所做的假设正确等所做的假设正确结论：复制方式是结论：复制方式是半保留复制半保留复制 半保留复制半保留复制DNA复制产生的每个子代复制产生的每个子代DNA的一条的一条 链来自亲代链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的。这种复制方式叫，另一条链则是新合成的。这种复制方式叫半保留
4、复制半保留复制15N/15N15N/14N14N/14N15N/14N14N/14N15N/14N1:13:1规律规律1：亲代：亲代DNA分子经分子经 n 次复制后，次复制后，所合成的所合成的DNA分子中：分子中：DNA分子数，分子数，含亲代母链的含亲代母链的DNA分子数，不含亲代母分子数，不含亲代母链的链的DNA分子数依次为：分子数依次为：2n，2，2n-2，：解旋酶催化解旋模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸为原料进行）复制：以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）子链（新链）：组成复制后的DNA同时进行解旋酶AGTCCTAG子链子链母链母链母链母链子链子链三、三、DNA复制的过
5、程复制的过程 解旋：解旋：在解旋酶的作用下，双链在解旋酶的作用下，双链螺旋的螺旋的DNA打开氢键，解开成为两打开氢键，解开成为两条单链，每条单链均作为模板合成条单链，每条单链均作为模板合成新的新的DNA。合成子链：合成子链：以二条母链为模板，以二条母链为模板，四种脱氧核苷酸为原料，按碱基互四种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成为二条新的子链。补配对原则合成为二条新的子链。复旋（形成子代复旋（形成子代DNA)DNA)：一条子一条子链和对应母链螺旋盘绕成为一个链和对应母链螺旋盘绕成为一个新的新的DNADNA分子。从而形成分子。从而形成2 2个与亲个与亲代代DNADNA完全相同的完全相同的DN
6、ADNA分子。分子。ATCGGGCCCTTTAAAGATCGGGCCCTTTAAAGATCGGGCCCTTTAAAG亲代亲代DNA子代子代DNADNA复制复制四四.DNA的复制的复制1.复制的条件复制的条件1956年年(美美)康贝尔康贝尔4种脱氧核种脱氧核苷酸、苷酸、Mg2+DNA聚聚合酶合酶DNA分分子片段子片段ATPDNA人工人工合成系统合成系统模板模板DNA的每一的每一 条母链条母链原料原料4种游离的脱种游离的脱氧核苷酸氧核苷酸能量能量ATP酶酶解旋酶和解旋酶和DNA聚合酶等聚合酶等2.复制的时间复制的时间有丝分裂的间期有丝分裂的间期减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前的间期3.复制的
7、场所复制的场所 4.复制的特点复制的特点: 5.复制的方式复制的方式: 边解旋边复制（过程上看）边解旋边复制（过程上看）半保留复制（结果上看）半保留复制（结果上看）半保留复制半保留复制6.DNA分子分子准确的保证准确的保证独特的双螺旋结构提供精确模板独特的双螺旋结构提供精确模板碱基互补配对保证准确复制碱基互补配对保证准确复制真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 原核生物：拟核和质粒原核生物：拟核和质粒 五、五、DNA分子复制的意义分子复制的意义DNA分子的半保留复制，使子代DNA与亲代DNA具有完全相同的脱氧核苷酸排列顺序，遗传信息稳定地从亲代传给子
8、代，保持了遗传信息的连续性。 DNA分子的半保留复制，并不意味着复制时毫无差错，否则，自然界便没有了变异，生物界就不会向前发展。 DNA复制的计算复制的计算 1个亲代DNA复制n次,子n代中： DNA分子数分子数=2n 脱氧核苷酸链条数脱氧核苷酸链条数=2n+1 母链数母链数=2 子链条数子链条数=2n+1-2 含母链的含母链的DNA分子数分子数=2 只含母链的只含母链的DNA分子数分子数=0 含子链的含子链的DNA分子数分子数=2n 只含子链的只含子链的DNA分子数分子数=2n-2 若子代若子代DNA分子中某种碱基为分子中某种碱基为m个，个，经过经过n次次复制需要复制需要该游离碱基个数该游离
9、碱基个数=（2n-1）m 若子代若子代DNA分子中某种碱基为分子中某种碱基为m个，个，第第n次次复制需要该复制需要该游离碱基个数游离碱基个数=（2n-1）m DNA复制与染色体复制的关系 图示分析 由由1515N N标记细菌的标记细菌的DNADNA，然后又将，然后又将1414N N来供给这种来供给这种细菌，于是该细菌便用细菌，于是该细菌便用1414N N来合成来合成DNADNA，假设细菌，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们连续分裂三次产生了八个新个体，它们DNADNA中的中的含含1414N N的链与的链与1515N N的链的比例是的链的比例是 （ ） A、4：1 B、2：1 C、1：1
10、 D、3：1 A A 在氮源为在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均分子均为为14N-DNA（对照）；在氮源为（对照）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆的培养基上生长的大肠杆菌，其菌，其DNA分子均为分子均为15N-DNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含到含14N的培养基上，再连续繁殖两代（的培养基上，再连续繁殖两代（I和和II），用离心的方），用离心的方法分离得到的结果如下表所示，请分析：法分离得到的结果如下表所示，请分析： 对照对照亲代亲代III轻链轻链14N-DNA全轻链全轻链 1/2轻链轻链中链中链 全中链全中
11、链1/2中链中链重链重链15N-DNA 全重链全重链 （1）由实验结果可以推出第一代（）由实验结果可以推出第一代（I）细菌）细菌DNA分子中一分子中一条链是条链是 ，另一条链是，另一条链是 。（2）中链含有氮元素是）中链含有氮元素是 。（3）将第一代（）将第一代（I）转移到含）转移到含15N的培养基上繁殖一代，将的培养基上繁殖一代，将所得到的细菌的所得到的细菌的DNA用同样方法分离。那么得到的轻中重链情用同样方法分离。那么得到的轻中重链情况是况是 。（4）上述实验表明）上述实验表明DNA分子复制的特点是分子复制的特点是 。 1515N N母链母链1414N N新链新链1515N N和和1414
12、N N1/21/2中链，中链，1/21/2重链重链半保留复制半保留复制1.图中一、二、三表示图中一、二、三表示DNA复制的过程复制的过程一表示一表示_，这一过程中，这一过程中，DNA分子在分子在_的作用下，两条扭成螺旋的的作用下，两条扭成螺旋的长链开始长链开始_。二表示二表示_ 。每条。每条母链在一些母链在一些_ _的作用下，链上的的作用下，链上的碱基按照碱基按照_与周围环与周围环境中游离的境中游离的_来配对来配对.三表示三表示_。解旋解旋解旋酶解旋酶 以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对解开解开DNA聚合酶聚合酶碱基互补配对原则碱基互补配对原则脱氧核苷酸脱氧核苷酸形成两个新的形成两个新的DNA分子分子