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(共32张PPT)
亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？
瞧! 我们爷俩长的，咋就这么像呢？
小样! 我们爷俩才是传奇！
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇
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机制。”
1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可
能是怎样的？
2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点
碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
1.提出问题：
2.提出假说:
DNA以什么方式复制？
沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：
（1）DNA复制，DNA双螺旋 ，互补的碱基之间的 断裂。
（2）解开的两条单链分别作为复制的 ，游离的脱氧核苷酸根据 原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。
（3）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，这种复制方式称作 。
解开
氢键
模板
碱基互补配对
半保留复制
1.提出问题：
2.提出假说:
DNA以什么方式复制？
（1）半保留复制
（2）全保留复制
（3）分散复制
亲代DNA双链被切成片段后合成子链，
然后子、母双链聚集成“杂种链”。
子代DNA的双链都是新合成的
子代DNA中保留了亲代DNA分子中的一条链
问题1：左图的母链和子链如何区分？
问题3：如果要在实验中直观地区别母链与
子链，可以采取什么办法？
问题4：如果用同位素（放射性）进行标记，
用什么元素？
（1）半保留复制
（2）全保留复制
（3）分散复制
问题2：现实中DNA有颜色吗？
问题5：放射性同位素能否将母链与子链区分开？
问题6：若将15N-DNA放在14N的环境中进行培养，
则P、F1、F2的DNA分别含有哪种N元素？
氯化铯离心分离时,盐离子由于受到强大的离心力而被拉向离心管底部,同时溶液中存在的扩散作用与离心力相对抗,使Cs+与Cl-分散在整个溶液中,CsCl经过离心后,溶液达到一个平衡状态,扩散和沉淀的两种相对力量保持平衡,形成一个连续的CsCl浓度梯度,溶液的密度在离心管底部最大,顶部最小。
如果DNA分子溶解在CsCl中,它们会逐渐集中在一条狭窄的带上,则DNA分子的密度恰好与那一点的CsCl密度相等.若用同位素标记DNA分子,则使DNA的密度不同,然后利用DNA能吸收紫外线的特点,用光源照射在照相底板上就出现了DNA的不同位置。
全保留复制假说
分散复制假说
半保留复制假说
15N
14N
14N
14N
15N
14N
P:
F1:
F2:
15N
15N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
P:
F1:
F2:
15N
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
P:
F1:
F2:
15N
15N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
问题6：若将15N-DNA放在14N的环境中进行培养，则P、F1、F2的DNA分别含
有哪种N元素？
氯化铯离心分离时,盐离子由于受到强大的离心力而被拉向离心管底部,同时溶液中存在的扩散作用与离心力相对抗,使Cs+与Cl-分散在整个溶液中,CsCl经过离心后,溶液达到一个平衡状态,扩散和沉淀的两种相对力量保持平衡,形成一个连续的CsCl浓度梯度,溶液的密度在离心管底部最大,顶部最小。
如果DNA分子溶解在CsCl中,它们会逐渐集中在一条狭窄的带上,则DNA分子的密度恰好与那一点的CsCl密度相等.若用同位素标记DNA分子,则使DNA的密度不同,然后利用DNA能吸收紫外线的特点,用光源照射在照相底板上就出现了DNA的不同位置。
全保留复制假说
分散复制假说
半保留复制假说
15N
14N
14N
14N
15N
14N
P:
F1:
F2:
15N
15N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
P:
F1:
F2:
15N
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
P:
F1:
F2:
15N
15N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
问题7：这些DNA有什么区别？有什么办法把它们区分开来？
密度居中
密度最大
密度最小
密度居中
1.提出问题：
2.提出假说:
DNA以什么方式复制？
①半保留复制 ②全保留复制 ③分散复制
3.演绎推理：
离心后的结果
1.若DNA两条链的N都是______，DNA位于试管最上层
3.若DNA两条链的N ，DNA位于试管中层
2.若DNA两条链的N都是______，DNA位于试管最下层
14N
15N
一条链15N，一条链14N
低密度带（轻带）
高密度带（重带）
中密度带（中带）
密度梯度离心
如果是……复制，第一代和第二代离心后试管中DNA的位置如何？
1.提出问题：
2.提出假说:
DNA以什么方式复制？
①半保留复制 ②全保留复制 ③分散复制
3.演绎推理：
4.实验验证：
5.得出结论：
15NH4Cl
14N/ 14N-DNA
繁殖若干代
15N/ 15N-DNA
目的？
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的
1.提出问题：
2.提出假说:
DNA以什么方式复制？
①半保留复制 ②全保留复制 ③分散复制
3.演绎推理：
4.实验验证：
15N
14N
14N
14N
15N
14N
P:
F1:
F2:
细胞再分裂一次
15N
15N
转移到含14NH4Cl的培养液中
提出DNA离心
提出DNA离心
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA复制是分散复制
5.得出结论：
细胞分裂一次
提出DNA离心
作出假说
演绎推理
实验验证
2、推测可能的复制方式
3、推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果
5、结论：DNA复制是半保留复制
1、DNA是如何复制的
提出问题
假说——演绎法
4、证明DNA半保留复制的实验
得出结论
2、推测可能的复制方式
3、推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果
5、结论：DNA复制是半保留复制
1、DNA是如何复制的
半保留复制
全保留复制
分散复制
4、证明DNA半保留复制的实验
密度梯度离心模拟实验
指以 为模板合成 的过程。
真核细胞：
主要在 中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；
原核细胞：
主要在 中，在质粒处也有DNA的复制。
细胞分裂前的 ， 随着染色体的复制而完成。( 的间期、 的间期)
亲代DNA
子代DNA
细胞核
拟核
1、概念：
2、DNA复制场所
3、发生时期（真核生物）
间期
有丝分裂前
减数分裂前
病毒： 。
在宿主细胞
（1）解旋：利用能量，在解旋酶作用下，氢键断裂，DNA的两条链解开。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
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C
G
A
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C
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A
C
G
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A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
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G
G
C
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G
A
T
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C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
4.过程：
打开氢键
P54
（2）碱基配对： 游离的4种脱氧核苷酸，按照碱基互补配对原则，与两条母链脱氧核苷酸进行配对
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
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G
G
C
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G
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G
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C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
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T
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T
A
T
G
C
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T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
形成氢键
4.过程：
（不需酶）
P54
4.过程：
P54
（3）合成子链：在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
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G
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C
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T
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C
G
A
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C
G
T
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T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
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C
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T
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C
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A
G
C
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A
G
T
C
A
T
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
合成方向：子链的5’端→ 3’端
形成磷酸二酯键
方向：子链5’到3’双向复制
（4）重新螺旋：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
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G
G
C
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G
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C
G
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A
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C
G
G
C
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C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
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G
T
C
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T
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T
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T
G
C
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T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
4.过程：
TCTTGCTC
AGAACGAG
AGAACGAG
TCTTGCTC
AGAACGAG
TCTTGCTC
+
①2条母链碱基顺序是什么关系？
②2条子链碱基顺序是什么关系？
③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？
互补
互补
相同
1个DNA分子形成2个完全相同的DNA分子
5.结果：
（1）模板：亲代DNA的两条链
（4）酶：解旋酶，DNA聚合酶等
（3）能量：ATP
（2）原料：4种游离的脱氧核苷酸
解旋酶（使氢键断裂）;氢键的形成不需要能量和酶;
DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）
6.DNA复制的条件
解旋酶
5’
3’
3’
5’
DNA聚合酶
5’
3’
前导链
5’
3’
冈崎片段
DNA连接酶
DNA聚合酶的底物：
脱氧核苷酸
DNA连接酶的底物：
DNA片段
后随链
子链延伸方向：5’→3’
延伸
拓展
半不连续复制
DNA聚合酶特点（了解）
只能将游离的核苷酸加到3’端
只能延伸核苷酸链
原核生物DNA复制
单起点双向复制
多起点双向复制
真核生物和原核生物DNA复制的区别
使得复制能在较短时间内完成
真核生物DNA复制
复制泡
7.DNA复制的特点
新合成的子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
游离的脱氧核苷酸
（1）边解旋边复制（过程）
（2）半保留复制（结果）
DNA解旋酶
DNA复制的方向：
模 板 链：3’→5’
子链合成方向：5’→3’
（3）多起点双向复制
5′
3′
5′
3′
5′
3′
引物
DNA聚合酶
原因：DNA聚合酶只能从引物3′端延伸DNA子链
子链合成方向：5’→3’
前导链
引物
DNA聚合酶
5′
利用酶将
引物切除
DNA聚合酶
将 “缺口”补齐
用DNA连接酶连接DNA片段
5′
3′
5′
3′
5′
3′
5′
5′
特点（3）：半不连续复制
后随链
冈崎片段
端粒DNA
……
5′
……
3′
3′
……
……
5′
……
……
5′
3′
正常情况下无法补齐，随着复制次数增加，端粒DNA越来越短。干细胞中存在端粒酶，也可以补齐端粒DNA
……
3′
5′
……
8.DNA精确复制的原因
（1）DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。
（2）通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。
9.DNA复制的意义
DNA通过复制，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。
你认为DNA复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？
会出错，可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。
1、概念：
2、场所（真核）：
3、时期：
4、条件
5、复制过程：
6、复制特点
7、准确复制原因
8、复制的生物学意义：
细胞分裂前的间期
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的两条母链
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
细胞核（主）、线粒体、叶绿体
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程（DNA→DNA）
解旋酶、DNA聚合酶
解旋 → 子链延伸 → 螺旋化，形成子代DNA
①独特的双螺旋提供精确的模板
①边解旋边复制
②半保留复制
②严格遵循碱基互补配对原则
保持遗传信息的连续性
时间
场所
原则
条件 模板
原料
能量
酶
特点
方向
意义
从子链的5’-端向 3’- 端延伸
真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体场所
原核生物：拟核、细胞质（质粒）
病毒：宿主细胞中
碱基互补配对
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
主要由ATP水解提供
解旋酶、DNA聚合酶等
半保留复制；边解旋边复制；多起点复制；双向复制
遗传信息传递的连续性
细胞分裂前的间期

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