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1、第第3 3节节 DNADNA的复制的复制授课教师：孟翠荣授课教师：孟翠荣学习目标学习目标1.1.学会学会运用假说演绎法，对运用假说演绎法，对DNADNA复制的方式复制的方式进行推测进行推测。2 2.概述概述DNADNA分子复制的条件、过程，并分析分子复制的条件、过程，并分析归纳出归纳出DNADNA复制的特点。复制的特点。3 3.探讨探讨DNADNA分子复制的生物学意义。分子复制的生物学意义。4 4.结合结合DNADNA复制的特点，理解、应用相关的复制的特点，理解、应用相关的计算。计算。复习回顾：复习回顾：上节课我们学习了用线绳编织上节课我们学习了用线绳编织上节课我们学习了用线绳编织上节课我们学
2、习了用线绳编织DNADNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型磷酸脱氧核糖含氮碱基构构成成方方式式位置位置双螺旋外侧双螺旋外侧双螺旋内侧双螺旋内侧碱基对碱基对主链主链(骨架骨架)1 1）脱氧核糖与）脱氧核糖与磷酸交替连接；磷酸交替连接；2）两条主链呈）两条主链呈反向平行；反向平行；3）盘绕成规则）盘绕成规则的双螺旋。的双螺旋。2 2）碱基互补配对）碱基互补配对（A A T T，G G C C）1 1）两条链上的碱基以）两条链上的碱基以氢键氢键连结成连结成碱基对碱基对；模型建构：模型建构：中国结线编织的双螺旋结构中国结线编织的双螺旋结构若要得到两个完全相同的若
3、要得到两个完全相同的螺旋编绳要怎样操作螺旋编绳要怎样操作？一、对一、对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测步骤：1、解开螺旋2、以原来的绳线为模板，剪出长度相同的新绳。3、按照一定的规律方法进行编织条件：模板模板材料材料剪刀剪刀橡皮筋橡皮筋发现问题发现问题：在编织新的螺旋编绳时，模板在编织新的螺旋编绳时，模板链与新链之间是如何盘绕的？链与新链之间是如何盘绕的？模板链模板链模板链模板链;新链新链新链新链模板链模板链新链新链类比推理：类比推理：DNA复制是什么意思？复制是什么意思？复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复
4、制一次复制一次假说演绎法假说演绎法提出问题：提出问题：DNA是怎样复制的？是怎样复制的？作出假说：作出假说：最早提出的最早提出的DNADNA复制模型有三种复制模型有三种:二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据1 1、全保留复制：复制后，两条母链、全保留复制：复制后，两条母链DNADNA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成新的双链链彼此互补结合形成新的双链DNADNA分子；分子；2 2、半保留复制：、半保留复制：复制时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构；复制时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构；复制时，每条新
5、链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构；复制时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构；3 3、弥散复制：亲代、弥散复制：亲代DNADNA被切成许多双链片段，再以这些片段为模板合成新链，被切成许多双链片段，再以这些片段为模板合成新链，之后以某种方式聚集成之后以某种方式聚集成“杂种链杂种链”复制一次复制一次一次一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次复制一次 沃森和克里克发表了沃森和克里克发表了DNA半保留复制的假说：半保留复制的假说：DNA分子复制时，分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的
6、氢键断裂，解开的两条单链作为复制的的碱基之间的氢键断裂，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。由于新合成过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个的每个DNA分子中，都保留了原来分子中，都保留了原来DNA分子中的一分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半保留复制。条链，因此，这种复制方式被称做半保留复制。沃森和克里克推测沃森和克里克推测半保留复制假说半保留复制假说演绎推理演绎推理:设计思路：设计思路：区分亲代与子代区分亲代与子代DNADNA DNADNA肉眼看不见如何能
7、分辨肉眼看不见如何能分辨DNADNA？同位素示踪技术、密度梯度离心同位素示踪技术、密度梯度离心实验材料：实验材料：大肠杆菌大肠杆菌演绎推理：演绎推理：（提示：（提示：亲代亲代DNA用用15N标记，原料是标记，原料是14N的）的）推演第一代和第二代推演第一代和第二代DNA中中N的情况的情况全全保保留留复复制制半半保保留留复复制制DNADNA复制的结果到底是哪种情况，如何检测？复制的结果到底是哪种情况，如何检测？密度梯度离心法密度梯度离心法15 1514151415141514141414141515 1515 15141415 1514141414141415N/14N-DNAP15N/15N-
8、DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/15N-DNA14N/14N-DNA第第二二代代第第一一代代含含14N上上中中下下上上中中下下上上中中下下15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA半半保保留留复复制制15N/15N-DNAP15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA第第二二代代第第一一代代含含14N上上中中下下上上中中下下上上中中下下15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA全全保保留留复
9、复制制15N/15N-DNA观察教材图观察教材图3-12的实验结果，发现与的实验结果，发现与 推测的结推测的结果一致。果一致。半保留复制半保留复制得出结论：得出结论：DNA复制方式为复制方式为半保留复制半保留复制。实验验证：实验验证：1958年，年，Meselson和和Stahl，大肠杆菌，大肠杆菌、G0、G1、G2三代三代DNADNA离心后的试管分别是离心后的试管分别是图中的：图中的：G0 、G1 、G2 。ABD、G2代在代在、三条带中三条带中DNADNA数数的比例是的比例是 。、图中、图中 、两条带中两条带中DNADNA分子所含的分子所含的同位素磷分别是：同位素磷分别是：，。、上述实验结
10、果证明了、上述实验结果证明了DNADNA的复制方式是的复制方式是 。0:1:131P31P 和和32P半保留复制半保留复制例：以含有例：以含有31P标记的大肠标记的大肠杆菌放入杆菌放入32P的培养液中，的培养液中，培养培养2代。离心结果如右：代。离心结果如右：标记标记DNADNA还可用哪些元素？还可用哪些元素？三、三、DNADNA复制的过程复制的过程1.DNA1.DNA分子复制的概念、时间、场所分子复制的概念、时间、场所?2.DNA2.DNA分子复制过程怎么进行分子复制过程怎么进行?3.DNA3.DNA分子复制过程需要哪些条件分子复制过程需要哪些条件?4.DNA4.DNA分子复制过程有何特点分
11、子复制过程有何特点?5.DNA5.DNA分子复制有何生物学意义分子复制有何生物学意义?阅读课本解决以下问题：阅读课本解决以下问题：（1 1）概念：）概念：（2 2）时间：）时间：是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板，合成为模板，合成子代子代DNADNA的过程。的过程。细胞有丝分裂的间期、减数细胞有丝分裂的间期、减数第一次分裂前的间期第一次分裂前的间期（3 3）场所：）场所：细胞核细胞核(主要主要)线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体1.DNA1.DNA分子复制的概念、时间、场所分子复制的概念、时间、场所 解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶催化，氢键断开。催化，氢键断开。解旋：解旋：复制复制:以亲代以亲代DNA
12、DNA母链为母链为模板模板，在，在DNADNA聚合酶聚合酶的催化下，以游离的脱氧核苷酸为的催化下，以游离的脱氧核苷酸为原原料料，按照碱基互补配对，按照碱基互补配对原则原则，合成与，合成与母链互补的子链。母链互补的子链。母链母链-子链子链子链子链-母链母链组成组成2 2、复制过程、复制过程边解旋边复制（多起点复制）边解旋边复制（多起点复制）形成两个新的形成两个新的DNA:半保留复制半保留复制3 3、DNADNA分子复分子复制时需何条件制时需何条件？模板：亲代模板：亲代DNADNA的两条母链；的两条母链；原料：原料：4 4种游离的脱氧核苷酸：种游离的脱氧核苷酸：能量：能量：ATP;ATP;酶酶 ：
13、解旋酶、：解旋酶、DNADNA聚合酶。聚合酶。4.DNA4.DNA分子复制的特点分子复制的特点:边解旋边复制边解旋边复制 半保留复制半保留复制 DNADNA分子复制的结果分子复制的结果:1个亲代个亲代DNA分子分子两个完全相同的两个完全相同的子代子代DNA分子分子5 5、DNADNA分子的复制实质分子的复制实质(意义意义)？DNA DNA通过复制，使遗传信息从亲代传通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的给了子代，保持了遗传信息的连续性连续性。DNADNA准确复制的原因准确复制的原因?DNA DNA分子独特的双螺旋结构，分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。为复制提供了精
14、确的模板。通过碱基互补配对，保证了复通过碱基互补配对，保证了复制能够准确进行。制能够准确进行。Con2 2将将15N 标记的标记的DNADNA分子放在分子放在14N的培养基上培的培养基上培养，养，经过经过3 3次复制，在所形成的子代次复制，在所形成的子代 DNADNA中，含中，含15N的的DNADNA占总数是（占总数是（）A A1/161/16B Bl l8 8C C1 14 4D D1 12 23 31.1.某些药物可以抑制肿瘤细胞的复制，从而某些药物可以抑制肿瘤细胞的复制，从而达到控制癌症的目的。这些药物作用的细胞正处于达到控制癌症的目的。这些药物作用的细胞正处于细胞周期的细胞周期的 （）
15、A.A.间期间期B.B.前期前期C.C.中期中期D.D.后期后期C一个亲代一个亲代DNA分子经分子经 n 次复制后，则次复制后，则1.DNA分子数分子数子代子代DNA分子数：分子数：含亲代母链含亲代母链的的DNA分子数：分子数：不含亲代母链不含亲代母链的的DNA分子数：分子数：2n个个2个个2n-2个个规律规律总结总结一个亲代一个亲代DNA分子经分子经 n 次复制后，则次复制后，则2.脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数子代子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：分子中脱氧核苷酸链数：亲代亲代脱氧核苷酸脱氧核苷酸链数：链数：新合成的脱氧核苷酸链数：新合成的脱氧核苷酸链数：2n+1条条2条条2n+1-2条条规律
16、规律总结总结Content 用用将噬菌体的进行标记后，让其侵染普通的细将噬菌体的进行标记后，让其侵染普通的细菌，待细菌解体后，如果释放出的子代噬菌体为菌，待细菌解体后，如果释放出的子代噬菌体为n n个，个，其中含其中含的噬菌体所占的比例是的噬菌体所占的比例是 （）A.A.1/n1/n B.B.2/n2/n C.nC.n D.1/2 D.1/2B B1.1.噬菌体是一种噬菌体是一种DNADNA病毒，每一个噬菌体中只有病毒，每一个噬菌体中只有1 1个个DNADNA分子，分子，由于由于DNADNA分子的复制是半保留复制，因此只有分子的复制是半保留复制，因此只有 个噬菌体个噬菌体含有亲代含有亲代DNA
17、DNA分子的两条链。分子的两条链。2.2.噬菌体是一种病毒，只能在噬菌体是一种病毒，只能在 内才有生命现象。内才有生命现象。2 2活细胞活细胞课堂小结课堂小结三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程 知识拓展知识拓展（1）两条子链延伸）两条子链延伸的方向是相反的。的方向是相反的。知识拓展知识拓展（2）复制是双）复制是双向进行的。向进行的。资料分析：资料分析：某某DNADNA含含4850248502个碱个碱基对，而子链延伸速度是基对，而子链延伸速度是10105 5个个碱基对碱基对/分，则此分，则此DNADNA分子复制分子复制完成约需完成约需30s30s，而实际上只需，而实际上只需约约16
18、s16s。起点起点延伸延伸延伸延伸起点起点3553知识拓展知识拓展(3)真核生物染色体上真核生物染色体上DNADNA复制复制有多个复制起点，有多个复制起点，但不同时开始复制。但不同时开始复制。识图：识图：真核生物染色体上真核生物染色体上DNADNA复制过程。复制过程。边边解解旋旋复复制制半半保保留留复复制制多多起起点点复复制制 近十几年来，近十几年来，PCRPCR技术是技术是分子生物实验的一种常规手分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用段，其原理是利用DNADNA半保半保留复制的特性，在留复制的特性，在体外进行体外进行DNADNA的人工复制的人工复制，每完成一每完成一个循环需个循环需2 24 4分钟分钟，2 23 3小小时就能将待复制时就能将待复制DNADNA扩增几扩增几百万倍百万倍。使分子生物实验所。使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活需的遗传物质不再受限于活的生物体。的生物体。科学与技术科学与技术PCR技术技术(DNA聚合酶链式反应技术聚合酶链式反应技术)PCR仪仪