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1、第三章第三章 基因的本质基因的本质第3节 DNA的复制人人教教版版 必必修修二二（第一课时（第一课时）DNA复制问题探究 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制”。讨讨 论论1、碱基互补配对原则暗示了DNA的复制机制可能是怎样的？碱基互补配对原则是指DNA两个链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要显解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。一、对DNA复制的推测1.沃森和克里克的假说 DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂开，解开
2、的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根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，因此，这种复制方式称为半保留复制。一、对DNA复制的推测2.其他的假说 DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是合成的，这种复制方式称为全保留复制。一、对DNA复制的推测半保留复制全保留复制首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？思考1：这两种假说从结果上来看有什么区别？思考2：如果要设计实验验证假说，那么需要重点观察什么？一、对DNA复制的推测活动一：根据假说，尝试画出半保留复制和全保留复制这两种复制模式下得到的子代D
3、NA示意图。画子代DNA时，注意每一代的DNA链的组成情况用不同颜色的笔迹表示，蓝笔画亲代DNA的母链，红笔（或黑笔）画新合成的子链。问题1：如何区分亲代和子代DNA？同位素标记同位素标记问题2：将双链都含15N的DNA，放在含14N的培养液中进行复制，则子一代、子二代的DNA双链中N元素标记情况如何？15N 14N讨讨 论论一、对DNA复制的推测一、对DNA复制的推测活动二：尝试画出两种复制模式下，得到子一代、子二代的DNA双链中N元素标记情况。用蓝笔代表含15N的DNA单链，红笔代表含14N的DNA单链。讨讨 论论问题3：实验中，复制后的DNA混合在一起的，不易分离，怎么解决这个问题？密度
4、梯度离心技术(15N质量大于14N)活动三：根据假说，尝试记录两种复制模式下获得的DNA在离心后，亲代、子一代、子二代DNA在试管中所处的位置。二、DNA半保留复制的实验证据美国科学家梅塞尔森和斯塔尔1.实验者：大肠杆菌2.实验材料：同位素标记法（15N无放射性）、密度梯度离心法3.实验技术：假说演绎法4.研究方法：15N14N14N/14N15N/14N15N/15N二、DNA半保留复制的实验证据 科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的。然后，将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养基中。在不同时刻收集大肠杆菌并提
5、取DNA，再将DNA离心，记录离心后试管中DNA的位置。5.实验过程：大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代转移到含14NH4Cl的培养液中大肠杆菌在含14NH4Cl的培养液中生长二、DNA半保留复制的实验证据6.演绎推理假说：半保留复制15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA密度低高二、DNA半保留复制的实验证据6.演绎推理假说：全保留复制15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA1
6、4N/14N-DNA15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA密度低高15N/15N-DNA14N/14N-DNA二、DNA半保留复制的实验证据7.实验验证大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代提取DNA，离心15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA转移到含14NH4Cl的培养液中提取DNA，离心第一代第二代提取DNA，离心实验结果证明：DNA的复制时以半保留的方式进行的。观察现象，提出问题提出假说，解释现象演绎推理，实验验证根据假说，演绎推理两种复
7、制模型得到的子根据假说，演绎推理两种复制模型得到的子代代DNADNA的结果；并实施实验，统计结果的结果；并实施实验，统计结果得出结论DNA是半保留复制的假说演绎法DNADNA是如何复制的是如何复制的?半保留复制全保留复制【科学方法一般程序】二、DNA半保留复制的实验证据三、DNA复制的过程1.DNA复制的概念以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA复制亲代DNA子代DNA2.DNA复制的场所真核细胞：细胞核、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核3.DNA复制的时间细胞分裂前的间期（有丝分裂前的间期、减数第一次分裂前的间期）三、DNA复制的过程4.DNA复制的过程 解旋在细胞提供的能量的驱动下，解
8、旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。解旋酶三、DNA复制的过程DNA聚合酶355533以母链为模板进行碱基互补配对4.DNA复制的过程 合成子链 然后DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。三、DNA复制的过程新DNA4.DNA复制的过程 形成DNA 随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。三、DNA复制的过程三、DNA复制的过程5.D
9、NA复制的复制的特点解旋酶DNA聚合酶DNA聚合酶游离的脱氧核苷酸5533新合成的子链 模板：亲代DNA的两条链 原料：游离的4种脱氧核苷酸 酶：解旋酶、DNA聚合酶等 能量：由细胞提供（如ATP供能）6.DNA复制需要的基本条件复制需要的基本条件边解旋边复制半保留复制三、DNA复制的过程解旋酶DNA聚合酶DNA聚合酶游离的脱氧核苷酸5533新合成的子链7.DNA精确复制的原因 DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。8.DNA复制的意义 将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。有丝分裂前的间期、减数分裂第一次分裂前的
10、间期模板：原料：能量：酶：DNA的两条母链游离的脱氧核苷酸（A、T、C、G）ATP解旋酶(解开双链)、DNA聚合酶(将脱氧核苷酸链接成链)等 DNA独特的双螺旋结构提供精确的模板边解旋边复制半保留复制真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体解旋 合成互补子链 形成子代DNA碱基互补配对原则DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。保持了遗传信息的连续性1个DNA分子 2个完全相同的DNA分子三、DNA复制的过程1、概念：4、条件5、复制过程：6、复制特点：7、复制的结果：8、准确复制原因：9、复制的生物学意义：2、场所：3、时期：知识巩固知识巩固三、DNA复制的过程1下列关于D
11、NA复制的叙述，正确的是()ADNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则 BDNA复制时，两条脱氧核糖核苷酸链都作为模板 CDNA分子全部解旋后，才开始进行DNA复制 D脱氧核苷酸必须在DNA酶作用下才能连接形成新的子链B大本P512如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的一项是()知识巩固知识巩固D大本P51A酶和酶均作用于氢键B该过程的模板链是a、d链C该过程中的c、d链碱基序列相同DDNA复制的特点是半保留复制三、DNA复制的过程四、与与DNA复制相关的复制相关的计计算算 若将一个15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养，复制n代后，其结果分析如下：15N15
12、N亲代14N15N15N14N1代2代n代2n1.子代DNA分子数：2n 个 无论复制多少次，含15N的DNA 分子始终是2个。含14N的有2n 个，只含14N的有 2n-2 个。2.子代DNA分子的总链数：2n+1 条 无论复制多少次，含15N的链始终是2条。含14N的链数是2n+1-2条。四、与与DNA复制相关的复制相关的计计算算 若将一个15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下：15N15N亲代14N15N15N14N1代2代n代2n3.消耗的脱氧核苷酸数：消耗的脱氧核苷酸数：若某一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱
13、氧核苷酸为m(2n-1)个。若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸为m(2n-1)。1将一个由100个碱基组成的双链DNA分子(设为亲代DNA)放在含有被3H标记的脱氧胸苷(3HdT)的培养液中进行复制，一段时间后测得子二代的放射性强度放射性强度(含3H的碱基总数/DNA中的碱基总数)100%为30%。则亲代DNA中含有的胸腺嘧啶的个数为()A10 B20 C30 D40 2一个被15N标记的DNA分子，以含14N的四种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是()A1/2 B1/4 C1/6 D1/8 D知识巩固知识巩固大本P523某一DNA分子中，A
14、为200个，复制数次后消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次()A4次 B3次 C5次 D6次AD四、与与DNA复制相关的复制相关的计计算算1用一个32P标记的噬菌体侵染31P标记的细菌。若该细菌解体后释放出16个大小、形状一样的噬菌体，则其中含有32P的噬菌体有()A1个 B2个 C15个 D16个 5将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间，然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14N的普通培养基培养，使其繁殖两代形成4个新个体，则它们的DNA中含14N的脱氧核苷酸链与含15N的脱氧核苷酸链的比是()A31 B21 C11 D71 B知
15、识巩固知识巩固小本P117 课后作业(十二)10一双链DNA分子中GA140，GC240，在以该DNA分子为模板的复制过程中共用去140个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则该DNA分子连续复制的次数是()A1次 B2次 C3次 D4次CA四、与与DNA复制相关的复制相关的计计算算五、DNA复制拓展复制拓展 人体细胞某DNA的长度为20010-9m，复制速度为5 10-9m/s，但经检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？1.多起点复制：真核生物DNA的复制从多个起点开始进行，使得复制能再较短时间内完成。复制起点2.双向复制：多数生物细胞内DNA的复制都是从固定的起点开始双向进行的。复制方向
16、五、DNA复制拓展复制拓展 人体细胞某DNA的长度为20010-9m，复制速度为5 10-9m/s，但经检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？复制起点3.半不半不连续连续复制复制:由于DNA聚合酶具有专一性（子链从53延伸），而DNA的2条链是反向平行的，所以再复制时一条子链的合成时连续进行的，而另一条子链的合成是反向不连续进行的，由DNA连接酶将这些片段连成一条子链。表示不连续复制表示连续复制五、DNA复制拓展复制拓展2.已知果蝇的基因组大小为1.8 108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。果蝇DNA的电镜照片课本P47练习与应用讨讨 论论