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1、第三节第三节 DNA分子的复制分子的复制 科学家通过研究发现，作为遗传物质的一个亲代科学家通过研究发现，作为遗传物质的一个亲代DNA分子能够通过复制形成两个完全相同的子代分子能够通过复制形成两个完全相同的子代DNA分子，于是提出问题，分子，于是提出问题，DNA分子是如何进行复制的呢分子是如何进行复制的呢？DNADNA能够复制能够复制研究发现研究发现 提出问题提出问题 最早提出的最早提出的DNA复制的模型有二种复制的模型有二种一、对一、对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测1 1、全保留复制：、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完新复制出的分子直接形成，完全全 没有旧的部分没有旧的部分2
2、2、半保留复制：、半保留复制：形成的分子一半是新的，一形成的分子一半是新的，一半是旧的半是旧的复制一次复制一次复制一次复制一次沃森和克里克沃森和克里克提出了遗传物质自我复制假说：提出了遗传物质自我复制假说：半保留复制半保留复制亲代亲代DNA子代子代DNA作出假设作出假设1、按照半保留复制的原理请大家思考按照半保留复制的原理请大家思考:右右边的亲代边的亲代DNA复制一次和复制二次后复制一次和复制二次后,其其子代子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）示新形成的链）请同学思考下列问题：请同学思考下列问题：2、要用实验来验证这一结论，我们需要对要用实验来验证这
3、一结论，我们需要对旧链和新链进行区分。结合前面学过的知识，旧链和新链进行区分。结合前面学过的知识，想一想我们怎样区分他们？想一想我们怎样区分他们？3、如果亲代的如果亲代的DNA两条链用两条链用15N来标记，然后放在来标记，然后放在14N中复制则中复制则亲代，子一代、子二代分别含哪种亲代，子一代、子二代分别含哪种N元素？元素？4、如何区分亲代、子一代、子二代如何区分亲代、子一代、子二代DNA？5、如果离心，则亲代、子一代、子二代如果离心，则亲代、子一代、子二代DNA会怎么分布？会怎么分布？子一代子一代子二代子二代亲亲 代代演绎推理演绎推理同位素标记法同位素标记法密度梯度离心密度梯度离心vv科学家
4、推测：如果科学家推测：如果科学家推测：如果科学家推测：如果DNADNA是以半保留的方式复制的，那是以半保留的方式复制的，那是以半保留的方式复制的，那是以半保留的方式复制的，那么离心后应该出现三条么离心后应该出现三条么离心后应该出现三条么离心后应该出现三条DNADNA带：带：带：带：重重重重 带：带：带：带：最靠近试管底部，密度最大，最靠近试管底部，密度最大，最靠近试管底部，密度最大，最靠近试管底部，密度最大，DNADNA的两条的两条的两条的两条脱氧核苷酸链都被标记了脱氧核苷酸链都被标记了脱氧核苷酸链都被标记了脱氧核苷酸链都被标记了1515N N中中中中 带：带：带：带：位置居中，位置居中，位置
5、居中，位置居中，DNADNA的两条脱氧核苷酸链一条的两条脱氧核苷酸链一条的两条脱氧核苷酸链一条的两条脱氧核苷酸链一条是是是是1515N N，另一条是，另一条是，另一条是，另一条是1414N N轻轻轻轻 带：带：带：带：试管上部，密度最小，试管上部，密度最小，试管上部，密度最小，试管上部，密度最小，DNADNA的两条脱氧核的两条脱氧核的两条脱氧核的两条脱氧核苷酸链都是苷酸链都是苷酸链都是苷酸链都是1414N N重带重带(下部下部)1515N/N/1515N N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N轻带轻带(上部上部)1414N/N/1414N N中带中带(中间中间)1515N/N/1
6、414N N子一代子一代子二代子二代亲亲 代代演绎推理演绎推理对对DNADNA复制的推测复制的推测预预测测结结果果:1515N N 1515N N1515N N 1414N N1515N N 1414N N1515N N 1414N N1515N N 1414N N1414N N 1414N N1414N N 1414N N二、二、DNADNA复制的实验研究复制的实验研究二、二、DNADNA半保留复制的实验证据（见教材）半保留复制的实验证据（见教材）重带重带(下部下部)1515N/N/1515N N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N轻带轻带(上部上部)1414N/N/1414N
7、 N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N亲代亲代DNADNA分子分子复制复制1 1次次复制复制2 2次次复制复制3 3次次22223复制复制n n次次2n三三.DNA.DNA分子的复制分子的复制1 1、概念、概念：是指以亲代是指以亲代DNA分子为模板来合成子代分子为模板来合成子代DNA的过程。的过程。2 2、DNADNA复制发生在什么时期？复制发生在什么时期？v有丝分裂间期有丝分裂间期v减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期3 3、DNADNA复制的场所复制的场所:细胞核（主要）、线粒体、叶绿体细胞核（主要）、线粒体、叶绿体真核生物：真核生物：原核生物：原核生物：DNA病毒：病毒：
8、主要在拟核主要在拟核在活的宿主细胞内在活的宿主细胞内4 4、复制过程、复制过程什么叫解旋？解旋的目的是什么？什么叫解旋？解旋的目的是什么？什么叫什么叫“子链子链”？复制一次能形成几条子链？复制一次能形成几条子链？每一个子代每一个子代DNA分子的两条链的来源？分子的两条链的来源？简述简述“子链子链”形成的过程。形成的过程。解旋：解旋：利用能量利用能量,在在解旋酶解旋酶的作用下，把两条的作用下，把两条螺旋的双链解开，氢键断裂螺旋的双链解开，氢键断裂以解开的每一段母链为模板，在以解开的每一段母链为模板，在DNADNA聚合酶聚合酶等酶的作用下，利用细胞中游等酶的作用下，利用细胞中游离的离的4 4中脱氧
9、核苷酸为原料，按碱基中脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则，各自合成与母链互补互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。的一段子链。每条新链与对应的模板链盘绕成双螺每条新链与对应的模板链盘绕成双螺旋结构。一个旋结构。一个DNADNA形成两个完全相同的形成两个完全相同的子代子代DNADNA分子。分子。合成子链合成子链螺旋化螺旋化形成子形成子代代DNADNADNADNA半保留复制的过程半保留复制的过程5 5、DNADNA复制的结果？复制的结果？一个一个DNA分子形成两个完全相同的分子形成两个完全相同的DNA分子。分子。复制产生的两个复制产生的两个DNA分子随细胞分裂分配到两个分子随细胞分裂分配到
10、两个子细胞中去。子细胞中去。有丝分裂间期有丝分裂间期减减分裂间期分裂间期亲代亲代子代子代6 6、DNADNA复制的特点？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多起点复制（多起点复制（真核生物真核生物）原核为单起点）原核为单起点 即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条（子链）则是新合成的。另一条（子链）则是新合成的。注：不是两条母链完全解开后才合成注：不是两条母链完全解开后才合成新的子链，而是边解旋边复制新的子链，而是边解旋边复制7 7、DNADNA复制的准确性如何保障复制的准确性如何保障？v独特的双螺旋结构为复制提供模板独特的双螺旋
11、结构为复制提供模板v碱基互补配对原则使复制准确无误碱基互补配对原则使复制准确无误 DNA通过复制，使遗传信息从亲通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使种族得以延续。使种族得以延续。8 8、DNADNA复制的意义？复制的意义？保持了遗传信息的连续性保持了遗传信息的连续性DNADNA分子的复制小结：分子的复制小结：边解旋边复制边解旋边复制解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等解旋解旋 合成子链合成子链 母链子链组成双螺旋的母链子链组成双螺旋的DNADNA遗传物质遗传物质DN
12、ADNA的复制。的复制。、G0、G1、G2三代三代DNADNA离心后的离心后的试试管分管分别别是是图图中的：中的：G0 、G1 、G2 。ABD、G2代在代在、三条三条带带中中DNADNA数数的比例是的比例是 。、图图中中 、两条两条带带中中DNADNA分子所含的分子所含的同位素磷分同位素磷分别别是：是：，。0:1:131P31P 和和32P1.1.以含有以含有31P标标志的大志的大肠肠杆杆菌放入菌放入32P的培养液中，培的培养液中，培养养2代。提取出每代代。提取出每代DNADNA，进行离心，进行离心，离心离心结结果如右：果如右：检验学生对检验学生对DNA半保留复制的相关实验的掌握情况半保留复
13、制的相关实验的掌握情况2 2、下列关于、下列关于DNADNA复制的说法，其中不正确的是复制的说法，其中不正确的是 (）A.DNAA.DNA复制过程中需要酶的催化复制过程中需要酶的催化B.DNAB.DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供复制过程中需要的能量直接由糖类提供C.DNA C.DNA 分子是边解旋复制的分子是边解旋复制的D.DNA D.DNA 复制过程中两条母链均可作模板复制过程中两条母链均可作模板B检验学生对检验学生对DNA复制具体过程细节知识的掌握情况复制具体过程细节知识的掌握情况 3 3、用经32P标记的一个噬菌体侵染大肠杆菌，在普通培养基中培养一段时间后，统计得知培养基中共有后
14、代噬菌体200个，则后代噬菌体中含有32P的占总数的（）.2%.1%.0.5%.50%B DNA DNA复制是半保留复制复制是半保留复制.一个一个DNADNA分子连续进行分子连续进行n n次复制次复制,可形成可形成 个个后代后代,其中只有其中只有 DNADNA分子含有最初分子含有最初亲代的母链亲代的母链,所以含最初母链的所以含最初母链的DNADNA分分子占子占DNADNA总数的总数的 ;最初的母链占最初的母链占DNADNA单链总数的单链总数的 .2 2n n2 2个个2/22/2n n1/21/2n n解：根据半保留复制，一个解：根据半保留复制，一个DNA连续复制连续复制n次后：次后：掌握与掌
15、握与DNA复制有关的碱基计算复制有关的碱基计算例：一个例：一个DNA连续复制连续复制n次后，共有多少个次后，共有多少个DNA？多少条脱？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？DNA分子数分子数=2n脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数=2n+1母链数母链数=子链数子链数=22n+1 2 解析：所用知识为解析：所用知识为“半保留复制半保留复制”和和“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”，并图示分，并图示分析。析。亲代亲代子一代子一代子二代子二代子三代子三代DNA复制的有关计算复制的有关计算 假设将假设将1个全部被个全部被15N标记的标记的DNA分子（分子（0）代转
16、移到含）代转移到含14N的培养基中培养的培养基中培养n代，结果如下：代，结果如下：1、DNA分子数分子数（1）子代子代DNA分子总数分子总数=（2）含含15N的的DNA分子数分子数=（3）含）含14N的的DNA分子数分子数=（4）只含）只含15N的的DNA分子数分子数=（5）只含）只含14N的的DNA分子数分子数=2n22n02n-2DNA复制的有关计算复制的有关计算 假设假设1个个DNA分子含有某种脱氧核苷数分子含有某种脱氧核苷数m个，个，在培养基中培养在培养基中培养n代，则：代，则：（1）经过）经过n次复制，次复制，共需消耗游离的该脱氧核共需消耗游离的该脱氧核 苷酸苷酸mx(2n-1)（2
17、）在第）在第n次复制时，次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸共需消耗游离的该脱氧核苷酸mx(2n-1)基因基因=DNA吗？吗？基因和基因和DNA有什么关系呢有什么关系呢？资料资料1和资料和资料3：问题：问题：1.生物体内基因的数目与生物体内基因的数目与DNA分子的数目相等分子的数目相等吗？吗？2.生物体内所有基因的碱基总数与生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的分子的碱基总数相同吗？碱基总数相同吗？推理：推理：一条一条DNA上有多个基因。上有多个基因。基因是基因是DNA的片段。的片段。资料2从资料从资料2 2和和4 4分析可以得出分析可以得出说明基因能控制生物的性状，即基因具有特定的遗传效应
18、遗传效应。请从请从DNA分子水平上给基因下个定义，分子水平上给基因下个定义，要求既能反映基因与要求既能反映基因与DNA的关系，又能的关系，又能体现基因的作用。体现基因的作用。基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段即基因是即基因是DNA分子中有遗传效应分子中有遗传效应的脱氧核苷酸序列的脱氧核苷酸序列DNA指纹技术指纹技术1高度的特异性；2体细胞稳定性：即同一个人的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等产生的DNA指纹图形完全一致、遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4 4种碱基的排列顺序之种碱基的排列顺序之中；中；2 2、碱基排列顺序的千变万化，构成、碱基排列顺序的千变万化，构成DNADNA分分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个又构成了每一个DNADNA分子的特异性；分子的特异性；3 3、DNADNA分子的多样性和特异性是生物体多分子的多样性和特异性是生物体多 样性和特异性的物质基础。样性和特异性的物质基础。DNADNA上分布着上分布着多个基因。多个基因。4 4、基因是有遗传效应的、基因是有遗传效应的DNADNA片段。片段。P51：