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1、 DNADNA指纹技术指纹技术DNA分子在生物体内是怎样分子在生物体内是怎样进行复制的呢进行复制的呢? 从犯罪现场收集到的犯罪嫌疑人的DNA受害者怀疑对象 子二代子二代DNADNADNADNA的复制的概念的复制的概念：指以：指以亲代亲代DNADNA为为模板合成子模板合成子代代DNADNA的过程的过程新产生的新产生的DNA分子是一个全新的分子是一个全新的DNA分子吗？新分子吗？新合成的子链和母链怎样组合？合成的子链和母链怎样组合？亲代亲代DNADNA子一代子一代DNADNA 请用红色线段代表亲代请用红色线段代表亲代DNADNA的母链，蓝色线段的母链，蓝色线段代表新合成的子链，画出子代代表新合成的
2、子链，画出子代DNADNA分子两条链分子两条链的组合。的组合。动动手：动动手：小组讨论：小组讨论：DNADNA复制一次产生的子代复制一次产生的子代DNADNA分子的两条链有几种组合？分子的两条链有几种组合？DNADNA复制两次产生的子代复制两次产生的子代DNADNA分子的两条链有几种组合？分子的两条链有几种组合？ 可以运用什么方法使亲代大肠杆菌的脱氧核苷酸链做上可以运用什么方法使亲代大肠杆菌的脱氧核苷酸链做上标记？标记？同位素标记法同位素标记法1515N N1414N N密度大密度大密度小密度小探究探究 DNADNA分子复制方式分子复制方式实验设计实验设计1 1、实验的关键思路：、实验的关键思
3、路：2 2、实验材料、实验材料大肠杆菌大肠杆菌区别亲子代区别亲子代DNADNA，把亲代，把亲代DNADNA的脱氧核苷酸链做上标记，然后的脱氧核苷酸链做上标记，然后观察它在子代观察它在子代DNADNA中出现的情况。中出现的情况。 大肠杆菌首先放在什么培养液中培养大肠杆菌首先放在什么培养液中培养, ,才能使亲才能使亲代代DNADNA标记上标记上1515N N？然后转移到什么培养液中培养，才能区分亲子代然后转移到什么培养液中培养，才能区分亲子代DNADNA？方法：将大肠杆菌放在含方法：将大肠杆菌放在含1515N N培养液培养生长培养液培养生长方法：将被方法：将被1515N N标记的大肠杆菌放在含标记
4、的大肠杆菌放在含1414N N培养液培养液培养生长培养生长如何观察实验结果？如何观察实验结果？密度梯度离心法密度梯度离心法 材料：材料：若在试管内放入三种结构相同但若在试管内放入三种结构相同但N N元素质量不同的元素质量不同的DNADNA：两条链都含有两条链都含有1414N N的的DNADNA（1414N/N/1414NDNANDNA） ，一条链一条链1414N N，另一条链，另一条链1515N N的的DNA DNA （1414N/N/1515N NDNADNA） ，两条链都含有两条链都含有1515N N的的DNA DNA （1515N/N/1515N NDNADNA） 。在进行密度梯度离心后
5、在进行密度梯度离心后，离心管内出现三个存在位置，如图所示。，离心管内出现三个存在位置，如图所示。（轻链：（轻链：1414N/N/1414NDNANDNA）（中链：（中链：1414N/N/1515N NDNADNA）（重链：（重链：1515N N/ /1515N NDNADNA） 同位素标同位素标记法记法探究探究 DNADNA分子复制方式分子复制方式实验设计实验设计1 1、实验的关键思路：、实验的关键思路：区别亲子代区别亲子代DNADNA，把亲代，把亲代DNADNA的脱氧核的脱氧核苷酸链做上标记，然后观察它在子代苷酸链做上标记，然后观察它在子代DNADNA中出现的情况。中出现的情况。2 2、实验
6、材料：、实验材料：大肠杆菌大肠杆菌3 3、实验方法：、实验方法：密度梯度离心法密度梯度离心法4 4、探究过程：、探究过程： 我们假设我们假设DNADNA复制的方法：复制的方法：1.1.半保留复制半保留复制2.2.全保留复制全保留复制小组讨论：每一种复制方式的亲代、子一代、每一种复制方式的亲代、子一代、子二代离心后会出现几条子二代离心后会出现几条DNADNA带，它们分别位于离带，它们分别位于离心管的什么位置？心管的什么位置？请根据不同质量的请根据不同质量的DNADNA在离心管中出现的在离心管中出现的位置，用红色的粗线段在学案第位置，用红色的粗线段在学案第2 2页的离页的离心管中心管中表示出表示出
7、各各DNADNA带出现的位置。带出现的位置。动动手：动动手： 我们假设我们假设DNADNA复制的方法：复制的方法：1515N/ N/ 1515N N-DNA-DNA1515N/ N/ 1414N-DNAN-DNA1515N/N/ 1414N-DNAN-DNA1414N/N/ 1414N-DNAN-DNA1515N/ N/ 1515N-N-DNADNA1515N/ N/ 1515N N-DNA-DNA1414N/N/ 1414N N-DNA-DNA1515N/ N/ 1515N N-DNA-DNA1414N/N/ 1414N-DNAN-DNA2.2.全保留复制全保留复制1.1.半保留复制半保留复
8、制 半保留复制半保留复制二、二、DNADNA分子半保留复制的实验证据分子半保留复制的实验证据实际的实验结果是实际的实验结果是亲代亲代DNA子一代子一代DNA子二代子二代DNA结论：结论：在新合成的每个在新合成的每个DNADNA分子中，都保留了分子中，都保留了 所以所以DNADNA复制是复制是以以 方式进方式进行的。行的。亲代亲代DNADNA的一条链的一条链 DNADNA复制一次得复制一次得DNA DNA 个个DNADNA复制两次得复制两次得DNA DNA 个个DNADNA复制三次得复制三次得DNA DNA 个个DNADNA复制复制n n次得次得DNA DNA 个个2482n 例例1.1.某双链
9、某双链DNADNA分子，经分子，经3 3次复制后，所得到次复制后，所得到的第四代的第四代DNADNA分子中，含有原亲代分子中，含有原亲代DNADNA链的分子数链的分子数是（是（ ）A.1A.1 B B.2 .2 C C.3.3 D. 4D. 4B结论：不论复制多少结论：不论复制多少代，含有母链的子代代，含有母链的子代DNADNA只有只有2 2个个 推导：推导：DNA复制复制n次共有脱氧核苷酸链：次共有脱氧核苷酸链：2n+12条条得到的子代得到的子代DNA中含子链：中含子链：2n+1条条得到的子代得到的子代DNA中含母链：中含母链：2条条 三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程 材料一
10、：材料一：通过通过生化分析生化分析得知，得知，在在分裂间期的分裂间期的细胞的细胞核中细胞的细胞核中DNADNA聚聚合酶（合酶（细胞复制细胞复制DNADNA的的重要作用酶）重要作用酶）的活性的活性显著增高显著增高。这说明什。这说明什么问题？么问题？三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程时间时间场所场所模板模板原料原料能量能量酶酶过程过程产物产物特点特点细胞分裂间期细胞分裂间期DNADNA聚合酶聚合酶细胞核细胞核 材料二：将变形虫放在有材料二：将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养标记过的脱氧核苷酸培养液中，一段时间后，在细液中，一段时间后，在细胞核中和线粒体中都出现胞核中和线粒体中都出现
11、了有标记的了有标记的DNADNA分子。这分子。这说明什么问题？说明什么问题？三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程时间时间场所场所模板模板原料原料能量能量酶酶过程过程产物产物特点特点细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核、线粒体、细胞核、线粒体、DNADNA聚合酶聚合酶叶绿体叶绿体 【材料三】【材料三】思考：根据实验可知思考：根据实验可知, 复制需要哪些必复制需要哪些必需的条件需的条件?ATPATP脱氧核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸、解旋酶、解旋酶、三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程时间时间场所场所模板模板原料原料能量能量酶酶过程过程产物产物特点特点细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核、
12、线粒体、细胞核、线粒体、DNADNA聚合酶聚合酶叶绿体叶绿体DNA聚合酶、解旋酶、聚合酶、解旋酶、游离脱氧核苷酸游离脱氧核苷酸少量少量DNA、ATPDNADNA含量不增加含量不增加DNADNA含量增加含量增加亲代亲代DNADNA 三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程 DNADNA复制各必需条件的作用：复制各必需条件的作用：DNADNA聚合酶聚合酶ATPATP脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸亲代亲代DNADNA解旋酶解旋酶使碱基之间的使碱基之间的氢键氢键断开，将断开，将DNADNA双链解开双链解开形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键，连接相邻的脱氧核苷酸，形成脱氧，连接相邻的脱氧核苷酸，形成脱氧
13、核苷酸链核苷酸链DNA复制的复制的原料原料DNA复制的复制的模板模板提供能量提供能量三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程 时间时间场所场所模板模板原料原料能量能量酶酶过程过程产物产物特点特点细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核、线粒体、叶绿体细胞核、线粒体、叶绿体亲代亲代DNA分子的两条链分子的两条链4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸ATP水解释放的能量水解释放的能量DNA聚合酶、解旋酶聚合酶、解旋酶DNADNA复制复制的条件的条件 解旋酶催化解旋酶催化1、解旋：、解旋：模板模板在在DNADNA聚合酶等酶的催化下聚合酶等酶的催化下，利用，利用4 4种游离的种游离的脱氧核苷酸为原料，按
14、照碱基互补配对原则，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一段子链各自合成与母链互补的一段子链2、以母链为模板进行碱基配对：、以母链为模板进行碱基配对：一条母链（旧链）一条母链（旧链）一条子链（新链）一条子链（新链）结果结果：复制后复制后每个每个DNA:组成组成三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程3、形成子代、形成子代DNA： 时间时间场所场所模板模板原料原料能量能量酶酶过程过程产物产物特点特点细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核、线粒体、叶绿体细胞核、线粒体、叶绿体亲代亲代DNA分子的两条链分子的两条链4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸ATP水解释放的能量水解
15、释放的能量解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶子代子代DNA解旋；解旋；以母链为模板进行碱基互补配对；以母链为模板进行碱基互补配对；形成子代形成子代DNA分子分子三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程 三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程A组组材料四：材料四：哺乳动物的哺乳动物的DNADNA展开可达展开可达2 2米，科学家在研究米，科学家在研究DNADNA的复制的复制时，在体外人工合成时，在体外人工合成DNADNA，实验过程如下：，实验过程如下：DNA分子、解旋酶、分子、解旋酶、ATP完全解旋完全解旋7小时小时DNA聚合酶、聚合酶、ATP、原料等、原料等8小时小时子代子代D
16、NAB组组DNA分子、解旋酶、分子、解旋酶、DNA聚合酶、聚合酶、ATP、原料等、原料等7.5小时小时子代子代DNA 时间时间场所场所模板模板原料原料能量能量酶酶过程过程产物产物特点特点细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核、线粒体、叶绿体细胞核、线粒体、叶绿体亲代亲代DNA分子的两条链分子的两条链4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸ATP水解释放的能量水解释放的能量解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶子代子代DNA边解旋边复制、边解旋边复制、解旋；解旋；以母链为模板进行碱基互补配对；以母链为模板进行碱基互补配对；形成子代形成子代DNA分子分子三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程半保留复制
17、半保留复制 亲子代亲子代DNADNA的碱的碱基排列顺序是基排列顺序是否一致？否一致？DNADNA的复制如何的复制如何保证亲子代保证亲子代DNADNA的碱基排列顺的碱基排列顺序一致？序一致？ DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供模板具有独特的双螺旋结构，为复制提供模板碱基具有互补配对的能力，能使复制准确无误碱基具有互补配对的能力，能使复制准确无误DNA能够准确复制的原因：能够准确复制的原因： DNA分子通过复制，将亲代分子通过复制，将亲代的遗传信息传给子代，从而的遗传信息传给子代，从而保保证了遗传信息的连续性。证了遗传信息的连续性。 四、四、DNADNA复制的意义：复制的意义： 图中一、二、三
18、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，的作用下，_断开，两条扭成螺断开，两条扭成螺旋的长链开始旋的长链开始_ 。 二表示二表示_以以_为模板，为模板，按照按照_原则进行原则进行_，并在并在_的作用下，脱氧核苷酸之间形成的作用下，脱氧核苷酸之间形成_连接形成脱氧核苷酸链连接形成脱氧核苷酸链 三表示三表示_与与_盘绕螺旋形成子代盘绕螺旋形成子代DNA分分子。子。解旋解旋解旋酶解旋酶母链母链DNA聚合酶聚合酶碱基互补配对碱基互补配对解开解开例题例题2 2：氢键氢键游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸配对配对磷酸二酯键磷酸
19、二酯键子链子链母链母链 拓展题拓展题例题例题4 4：某：某DNADNA分子含分子含m m对碱基，其中腺嘌呤有对碱基，其中腺嘌呤有A A个。此个。此DNADNA连续复制连续复制n n次，共需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个？次，共需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个？解：已知该解：已知该DNA有有m对碱基，其中腺嘌呤有对碱基，其中腺嘌呤有A个个因为腺嘌呤与胞嘧啶为非互补碱基，非互补碱基之和占碱基总数的因为腺嘌呤与胞嘧啶为非互补碱基，非互补碱基之和占碱基总数的一半一半所以该所以该DNA中的胞嘧啶数为（中的胞嘧啶数为（m-A）个）个复制复制n次，共有次，共有2n个个DNA，子代，子代DNA为（为（2n-1
20、）个）个需要游离的胞嘧啶数为（需要游离的胞嘧啶数为（m-A）（）（2n-1）个）个 例题例题5 5：某：某DNADNA分子含分子含m m对碱基，其中腺嘌呤有对碱基，其中腺嘌呤有A A个。此个。此DNADNA连续复制第连续复制第n n次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个？次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个？解：复制解：复制n次，需要游离的胞嘧啶数为（次，需要游离的胞嘧啶数为（m-A）（）（2n-1）个）个复制第复制第n次所需要的胞嘧啶数为共需要的胞嘧啶数减去次所需要的胞嘧啶数为共需要的胞嘧啶数减去(n-1)次所需要的次所需要的胞嘧啶数，胞嘧啶数，故复制第故复制第n次，需要的胞嘧啶数次，需要的胞
21、嘧啶数= （m-A）（）（2n-1）-（m-A）（）（2n-1-1） =(m-A)2n-1个个 例题例题6 6：某：某DNADNA分子含分子含800800对碱基，其中腺嘌呤有对碱基，其中腺嘌呤有600600个。此个。此DNADNA连续复制数次后，消耗周围环境中游离的鸟嘌呤脱氧连续复制数次后，消耗周围环境中游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸核苷酸62006200个，该个，该DNADNA分子已经复制了几次？分子已经复制了几次？解：该解：该DNADNA中含中含G200G200个，设该个，设该DNADNA复制了复制了n n次，次， 200 200* *（2 2n n-1-1）=6200=6200 n=5 n=5
22、例题例题7 7：某：某DNADNA分子含分子含10001000个碱基对（个碱基对（P P元素只含元素只含3232P P），若），若将将DNADNA分子放在只含分子放在只含3131P P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代两次，则子代DNADNA的相对分子质量平均比原来减少了多少？的相对分子质量平均比原来减少了多少？解：该解：该DNADNA中每条链有中每条链有10001000个碱基，该个碱基，该DNADNA复制复制2 2次，次，共得到共得到2 2n n2=82=8条链，条链，8 8条链中有条链中有6 6条是新合成的子链，子链中都是含条是新合成的子链，子链中都是
23、含3131P P，所，所以每条链的相对分子质量比原来少了以每条链的相对分子质量比原来少了10001000，所以子代所以子代DNADNA的相对分子量平均减少了的相对分子量平均减少了 6 61000/4=1500 1000/4=1500 1. DNA1. DNA分子能自我复制的根本原因（分子基础）是（分子能自我复制的根本原因（分子基础）是（ ）DNADNA具有独特的双螺旋结构具有独特的双螺旋结构 连接两条链的碱基有互补配对能力连接两条链的碱基有互补配对能力 磷酸和脱氧核糖交互排列磷酸和脱氧核糖交互排列 DNADNA有特异性和多样性有特异性和多样性A.A. B. B. C. C. D. D.巩固练习
24、巩固练习: 2 2、下列关于、下列关于DNADNA复制过程的正确顺序是（复制过程的正确顺序是（ ） 互补碱基对间氢键断裂互补碱基对间氢键断裂 互补碱基对之间形成氢键互补碱基对之间形成氢键DNADNA分子在解旋酶作用下解旋分子在解旋酶作用下解旋 以母链为模板进行碱基互补配对以母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋结构子链与母链盘旋成双螺旋结构 A. A. B. B. C. C. D. D.巩固练习巩固练习: 3 3、用、用1515N N标记的一个标记的一个DNADNA分子分子, ,放在含有放在含有1414N N 的培养基中复制三的培养基中复制三次，则含有次，则含有1515N N的的D
25、NADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子的比例和占全部分子的比例和占全部DNADNA单单链的比例依次是链的比例依次是A 1A 12 2，1 14 B 14 B 14 4，1 18 8C 1C 14 4，1 116 D 116 D 18 8，1 18 8巩固练习巩固练习: 4 4、据图回答有关问题：、据图回答有关问题：(1)(1)正在进行的过程从生物学角度来看是正在进行的过程从生物学角度来看是 过程，其方式过程，其方式为为 。(2)(2)碱基分别为碱基分别为（3 3）该过程不可能发生在）该过程不可能发生在_（多选）。（多选）。 A. A.神经细胞神经细胞 B. B.根尖分生区细胞根尖分生区
26、细胞 C. C.哺乳动物成熟的红细胞哺乳动物成熟的红细胞 D. D.精原细胞精原细胞巩固练习巩固练习:DNADNA的复制的复制半保留复制半保留复制T T 、G G 、C CACAC 注意：注意：只有分生组织及精巢、卵巢只有分生组织及精巢、卵巢( (或花药、胚囊或花药、胚囊) )中才会中才会进行细胞分裂进行细胞分裂，进而才会发生，进而才会发生DNADNA分子的复制分子的复制; ; 已分化的细胞已分化的细胞，如神经细胞、肌肉细胞等不进，如神经细胞、肌肉细胞等不进行分裂，也就行分裂，也就不发生不发生DNADNA复制复制。 5.5.某某DNADNA分子含有腺嘌呤分子含有腺嘌呤200200个，该个，该D
27、NADNA复制数次后，消耗了周围环境中复制数次后，消耗了周围环境中30003000个含腺嘌呤的脱氧核苷酸，则该个含腺嘌呤的脱氧核苷酸，则该DNADNA分子已经复制了多少次（分子已经复制了多少次（ ）A.3A.3次次 B.4 B.4次次 C.5 C.5次次 D.6 D.6次次6.16.1个个DNADNA复制成复制成2 2个个DNADNA，这两个携带完全相同遗传信息的，这两个携带完全相同遗传信息的DNADNA分子彼此分子彼此分离发生在分离发生在 （ ）A.A.细胞分裂间期细胞分裂间期 B.B.减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期C.C.减数第一次分裂后期和有丝分裂后期减数第一次分裂后期和有丝分裂后期D.D.减数第二次分裂后期和有丝分裂后期减数第二次分裂后期和有丝分裂后期 课后作业课后作业: :完成课时作业（十二）完成课时作业（十二）