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第三章 基因的本质
第三节 DNA的复制
人教版必修二 遗传与进化
目录
03 新课讲授：DNA复制的过程
05 课堂训练
01 导入
02 新课讲授：探究DNA的复制方式
04 课堂总结
06 使用范围
08 参阅的原始资料
07 作者信息
如果要复活恐龙，应该怎么办？
让恐龙复活的关键是什么？
远古化石：被琥珀困住的蚊子
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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.
问题探讨
提出问题
DNA以什么方式复制？
对DNA复制的推测
——作出假设
请各小组用积木演示DNA复制的可能方式
红色积木代表构成亲代DNA的脱氧核苷酸
黄色积木代表新合成链的脱氧核苷酸
合作探究一：3分钟
2、全保留复制
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
1、半保留复制
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中一条链。
？
一模一样，一新一旧
一全新，一全旧
对DNA复制的推测
——作出假设
要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？
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？
同位素标记法
如果用同位素进行标记,可标记什么元素
可标记C、H、O、N、P元素
对DNA复制的推测
——演绎推理
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；
形成的不同密度的DNA分子应如何区分？
密度梯度离心
15N/15N-DNA
重带
15N/14N-DNA
中带
14N/14N-DNA
轻带
对DNA复制的推测
——演绎推理
【背景知识】
教材P53-55DNA半保留复制实验
小组合作讨论后 请两个小组到讲台上分别演绎以下过程：
假设一： DNA的全保留复制及预期结果
假设二： DNA的半保留复制及预期结果
合作探究二：5分钟
对DNA复制的推测
——演绎推理
若为全保留复制
亲代
子一代
子二代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
15N
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
细胞
分裂
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞
分裂
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
对DNA复制的推测
——演绎推理：
15N
14N
14N
14N
15N
14N
亲代
子一代
子二代
细胞
分裂
15N
15N
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞
分裂
提取DNA离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
若为半保留复制
提取DNA离心
提取DNA离心
14N/14N-DNA
对DNA复制的推测
——演绎推理：
实验者：
实验材料：
实验方法 ：
大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
同位素标记技术和密度梯度离心技术
实验过程 ：
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
对DNA复制的推测
——实验验证
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
重带
中带
轻带
中带
实验过程
实验结果
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
提取DNA，离心
密度低
高
转移到含14NH4Cl的培养液中
第一代
提取DNA，离心
第二代
细胞再分裂一次
细胞分裂一次
提取DNA，离心
对DNA复制的推测
——实验验证
实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
提出问题：
作出假说：
演绎推理：
实验验证：
得出结论：
DNA是如何复制的？
推测可能的复制方式
半保留复制
全保留复制
预测两种复制模式下得到的子代DNA的可能情况及可能的实验结果。
实验结果与半保留复制的预期相符。
DNA分子复制的方式是半保留复制。
DNA复制方式的探究历程
DNA半保留复制过程
阅读教材P55-56完成以下问题
有丝分裂间期、减数第一次分裂前间期（细胞分裂前的间期）
时间：
场所:
真核生物：
原核生物：
病毒：
亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
拟核、细胞质（质粒）
宿主细胞内
概念：
过程:
合作探究三：3分钟
DNA复制的过程
DNA半保留复制过程
解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
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A
G
C
C
G
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A
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A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
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A
T
A
C
G
G
C
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A
G
C
C
G
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C
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C
C
G
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A
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C
G
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C
G
T
A
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A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
DNA半保留复制过程
合成子链：游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
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G
C
C
G
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A
3'
5'
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C
G
C
A
A
G
C
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G
T
C
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T
T
A
T
A
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G
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T
G
A
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C
G
A
G
C
T
T
形成氢键
DNA半保留复制过程
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
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G
C
C
G
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C
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G
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A
3'
5'
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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
DNA半保留复制过程
形成子代DNA分子：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
C
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C
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A
A
3'
5'
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C
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T
5'
3'
T
A
G
C
C
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G
C
C
G
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A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
DNA半保留复制过程
条件:
原则:
特点:
③能量
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
由细胞代谢提供的ATP
边解旋边复制、 半保留复制
①模板
②原料
④酶
碱基互补配对原则
从子链的5' 端向 3' 端延伸
方向:
结果：
1个DNA复制出两个完全相同的DNA分子。
意义：
DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
①双螺旋结构为其提供 ；
② 原则及 复制使复制准确进行。
精确模板
碱基互补配对
半保留
DNA复制的过程
DNA准确复制的原因
1. 现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（ ）
A.有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3
B.有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1
C.有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1
D.有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
课堂总结
2.下列关于DNA分子复制过程的叙述，正确的是(　)
A.每条子链与其模板链形成一个新的DNA分子
B.DNA独特的双螺旋结构就能保证DNA的准确复制
C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.DNA分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸
3.如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是( )
A.酶①和酶②均作用于氢键
B.该过程的模板链是c、d链
C.该过程只能发生在细胞有丝分裂间期
D.DNA复制的特点是半保留复制

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