资源简介

(共28张PPT)
第3节 DNA的复制
运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制；
通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定遗传的基础；
概述DNA复制的条件、过程和特点。
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。”
in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material.
Full details of the structure, including the con-ditions assumed in building it , together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere.
《核酸的分子结构》论文节选
碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
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？
问题探讨
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，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。
半保留复制
全保留复制
分散复制
这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？
对DNA复制的推测
提出问题
要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。
如何做区分亲代和子代的DNA，又如何进行实验观察呢？
DNA以什么方式复制？
作出假设
DNA以半保留方式复制（全保留、分散）
DNA半保留复制的实验证据
同位素标记技术
资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；
DNA半保留复制的实验证据
为什么不适用32P，14C等具有放射性的同位素标记呢？
如何做区分亲代和子代的DNA？
科学家：梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）
密度梯度离心
利用离心技术可以在试管中区分含有不同质量N元素的DNA。
DNA半保留复制的实验证据
形成的不同密度的DNA分子应如何区分？？
15NH4Cl
14N/ 14N-DNA
繁殖若干代
15N/ 15N-DNA
目的？
15N/ 15N-DNA
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
DNA复制一次
DNA再复制一次
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记
大肠杆菌
15N/ 15N-DNA
15N/ 15N-DNA
14N/ 14N-DNA
15N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
14N/ 14N
亲代
子一代
演绎推理
全保留复制
全部位于
重带
1/2位于轻带
1/2位于重带
3/4位于轻带
1/4位于重带
离心
离心
离心
DNA
复制一次
据此推测，子三代的结果是？
子二代
DNA
复制一次
子三代
DNA
复制一次
15N/ 15N
14N/ 14N
15N/ 15N
14N/ 14N
15N/ 15N
15N/ 15N-DNA
15N/ 14N-DNA
14N/ 15N-DNA
15N/ 14N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
亲代
子一代
演绎推理
半保留复制
全部位于
重带
全部位于
中带
1/2位于轻带
1/2位于中带
离心
离心
离心
DNA
复制一次
据此推测，子三代的结果是？
子二代
DNA
复制一次
子三代
DNA
复制一次
思考：分散复制的离心结果是？
15N/ 15N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 15N
结论：
DNA的复制是
半保留复制
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA的复制是分散复制
细胞再分裂一次
转移到含14NH4Cl
的培养液中
分裂一次
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
实验验证
亲代
子一代
DNA
复制一次
子二代
DNA
复制一次
15N/ 15N-DNA
15N/ 14N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
15N/ 14N
14N/ 15N
得出结论
发现问题
提出假说
演绎推理
实验验证
科学研究的方法——假说演绎法
半保留复制、全保留复制或分散复制
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
结论：DNA复制是半保留复制
DNA是如何复制的
证明DNA半保留复制的实验
[典例]细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使细菌的DNA皆含有15N，然后再移入含14N的培养基中培养，提取其子代的DNA进行梯度离心，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)
A.第一次分裂的子代DNA应为② B.第二次分裂的子代DNA应为①
C.第三次分裂的子代DNA应为③ D.亲代的DNA应为④
DNA复制的过程
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时间
真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体；
原核细胞：拟核区（主要），质粒（环状DNA）；
病毒：宿主细胞中（如：噬菌体侵染大肠杆菌）
细胞分裂前的间期
场所
DNA复制的过程
过程
DNA复制的过程
解旋——在能量驱动下，解旋酶将DNA双螺旋解开
合成子链——DNA聚合酶以解开的每一条母链为模板，以游离的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
复旋——随着解旋进行，子链不断延伸，每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
过程
解旋酶
5’
3’
DNA聚合酶
3’
5’
5’
3’
5’
3’
子链皆由5’向3’端进行延伸
解旋酶
使氢键断开
连接脱氧核苷酸单体
形成磷酸二酯键
断开氢键的方式：
解旋酶
加热等
DNA
聚合酶
DNA
聚合酶
过程
边解旋边复制 (从过程上看)
半保留复制 (从结果上看)
①模板：
②原料：
③能量
④ 酶：
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶等
ATP
形成两个完全相同的DNA分子
条件
特点
结果
DNA复制的过程
方向
从子链的5' 端向 3' 端延伸
(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。
意义
准确复制的原因
将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。
DNA复制的过程
真核生物 DNA 的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。
原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。
真核生物与原核生物DNA复制的区别
[典例]如图为真核生物DNA复制过程示意图，有关分析错误的是(　　)
A.DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点
B.DNA复制时两条子链的延伸方向相同
C.DNA不同起点的复制是不同步进行的
D.多起点双向复制提高了DNA的合成速率
亲代DNA分子经n次复制后，则
①子代DNA分子数：
②含亲代母链的DNA分子数：
④不含亲代母链的DNA分子数：
2n个
2个
2n-2个
⑤含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之比为：
2/ 2n
③只含亲代母链的DNA分子数：
0个
DNA复制中的有关计算
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：
②亲代脱氧核苷酸链数：
③新合成的脱氧核苷酸链数：
2n+1条
2条
2n+1-2条
DNA复制中的有关计算
亲代DNA分子经n次复制后，则
m（ 2n-1）
（1）则经过n次复制共需要消耗
该脱氧核苷酸个数为：
（2）第n次复制需要消耗该脱氧
核苷酸个数为：
m（ 2n-2n-1）= m × 2n-1
DNA复制中的有关计算
亲代DNA分子经n次
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则
[典例]将某精原细胞(2n=8)的DNA分子用32P标记后置于不含标记物的培养基中培养，经过一次细胞分裂后，检测分裂过程和分裂后细胞的情况，子细胞中被32P标记的染色体条数是______________。
[典例]将某精原细胞(2n=8)的DNA分子用32P标记后置于不含标记物的培养基中培养，经过两次细胞分裂后，检测分裂过程和分裂后细胞的情况，子细胞中被32P标记的染色体条数是______________。
2n或n
0~2n或n

展开更多......

收起↑