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DNA的复制
人教版高中生物必修二
第三章第三节
分子的结构
双螺旋结构
基本单位——脱氧核苷酸
主要特点
遵循的原则：
一分子磷酸
一分子脱氧核糖
一分子碱基：A、G、C、T
外侧的基本骨架是：
由脱氧核糖和磷酸交替连接构成
内侧是由碱基通过 连接成的碱基对。
碱基互补配对原则
氢键
温故知新
DNA
DNA复制主要发生在什么场所呢？
是产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。
细胞有丝分裂的间期、减数第一次分裂前的间期
3.场所：
细胞核(主要场所)
1.概念：
2.时间：
什么是DNA复制呢？
DNA复制发生在什么时候呢？
DNA如何复制？需要什么条件？复制的结果如何？
拟核、线粒体、叶绿体
一、对DNA分子复制的推测
判断：DNA的复制只发生于有丝分裂和减数第一次分裂前的间期。( )
×
无丝分裂
DNA的半保留复制
推测内容
沃森、克里克
特点
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称作________________。
① 解旋：
DNA复制时，DNA 双螺旋解开，互补的碱基之间的________断裂。
② 复制：
模板：DNA分子解开的 ______________
原料：游离的__________________
原则：______________原则，
氢键
两条单链
碱基互补配对
4种脱氧核苷酸
半保留复制
亲代
子代
一、对DNA分子复制的推测
半保留复制
全保留复制
沃森和克里克
思考：如果要你通过实验“探究DNA复制是哪种方式 ”,你认为关键思路是什么
关键思路：区分亲代和子代的DNA,标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。
二、半保留复制的实验证据——提出问题
德尔布吕克
分散复制
:新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的
阅读课本内容53—54页，思考下列问题(2min):
1.实验设计者是谁？
2.实验材料选用了什么
3.运用了什么技术方法
4.使用了什么同位素去标记DNA 原理是
5.使用了哪种技术把不一样的DNA分开
大肠杆菌
同位素标记法
15N和14N是N元素的两种稳定同位素,这两种同位素的相对分子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
密度梯度离心法
美国科学家梅塞尔森、斯塔尔
二、半保留复制的实验证据——提出问题
二、半保留复制的实验证据——做出假设
假设1:半保留复制 假设2:全保留复制
如果亲代DNA含15N,放在含“N的环境中培养，复制后得到子一代DNA和子二代DNA分别含15N、14N的情况是怎样的 请同学们绘图表示。（含15N的链请用红色表示，含14N的链请用蓝色表示）
15N/15N-重型DNA(全部)
子一代
子二代
亲 代
15N/14N-中型DNA(全部)
15N/14N-中型DNA(1/2)
14N/14N-轻型DNA(1/2)
半保留复制
15N/15N-重型DNA(全部)
15N/15N-重型DNA(1/2)
15N/15N-重型DNA(1/4)
14N/14N-轻型DNA(3/4)
全保留复制
子一代
子二代
亲 代
14N/14N-轻型DNA(1/2)
15NH4Cl培养液
二、半保留复制的实验证据——演绎推理
为什么利用同位素标记的方法在实验中可以直观地区别 “标识”母链或子链？
思考:
　　背景知识:15N和14N是N元素的两种稳定同位素,含15N的DNA比含14N的DNA密度大。利用离心技术在试管中区分含不同N元素的DNA。
二、半保留复制的实验证据——演绎推理
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
15N/15N
15N/14N
14N/14N
15N/14N
得出结论：
验证假说的实验过程（梅塞尔森和斯塔尔）
DNA的复制是半保留复制。
排除全保留复制
排除分散复制
二、半保留复制的实验证据——实验验证
思考：证明DNA复制方式的实验用了科学研究方法？还有哪些科学家用此科学方法证明了哪些结论？
二、半保留复制的实验证据——实验验证
提出假说
演绎推理
验证假说
假说演绎法
得出结论
提出问题
DNA的复制如何进行复制
推测可能的DNA复制方式
半保留复制
全保留复制
发散复制
根据复制方式，推测复制结果
复制结果与半保留复制的预期结果相同
DNA的复制是半保留复制
孟德尔——分离定律和自由组合定律
摩尔根——基因在染色体上
随堂练习
1:沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。下列有关该假说内容的叙述，不正确的是(　　)
A．DNA复制时，双螺旋解开，互补碱基之间的氢键断裂
B．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则
C．形成的每个DNA分子包括一条模板链和一条新链
D．在一个DNA分子复制一次形成的两个DNA分子中，一个DNA分子由两条模板链组成，一个DNA分子由两条新链组成
D
二、半保留复制的实验证据——实验验证
三、DNA分子的复制过程
1.DNA分子复制过程怎么进行？
2.DNA分子复制过程需要哪些条件？
3.DNA分子复制过程有何特点？
4.DNA分子复制过程准确复制的原因？
5.DNA分子复制过程有何生物学意义？
阅读课本第54页的内容，思考并回答下列问题
合成子链
解旋
新链与母链盘旋成子代DNA
三、DNA分子的复制过程
①解旋：
解旋酶催化
（氢键断裂）
模板
②合成子链:
以每一条母链为模板进行，碱基互补（配对在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸合成脱氧核苷酸链）
子链合成方向：5’→3 ’
③形成子代DNA:
母链(旧链)
子链(新链)
三、DNA分子的复制过程
方式：半保留复制
特点：边解旋边复制
1.分析并归纳DNA复制需要哪些条件
2.分析DNA复制过程及结果，总结DNA复制的特点。
3.结合DNA的结构特点，尝试说出DNA复制准确进行的原因
①能量：ATP （加热也可以）
②模板：亲代DNA的两条母链
③原料：4种脱氧核苷酸
④酶：解旋酶、DNA聚合酶
边解旋边复制 半保留复制
①DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板
②碱基互补配对原则,能够使复制准确无误。
解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
提示　前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。
影响DNA复制的外界条件有？
三、DNA分子的复制过程
意义：
DNA分子的复制使遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
三、DNA分子的复制过程
练习：根据真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，判断以下说法的正误，并说明理由。
三、DNA分子的复制过程
①DNA分子复制是从多个起点同时开始的。
正误：______。理由：_______________________________________
___________________________________________________________。
不对
DNA分子有多个复制起点，但从图中可
以看出复制环的大小不同，所以复制起始的时间有先有后
练习：根据真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，判断以下说法的正误，并说明理由。
三、DNA分子的复制过程
②真核生物的这种复制方式提高了复制速率。
正误：________。理由：___________________________________
______________________。
正确
从图中可以看出DNA分子有多个复制起
点，提高了复制速率
原核生物的DNA复制也是一样的吗？
原核细胞：
双向复制
真核细胞：
多起点双向复制
三、DNA分子的复制过程
真核细胞与原核生物的DNA复制
随堂练习
6．如图为DNA的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述正确的是(　　)
A．图中DNA的复制为多起点双向复制
B．除图示中的酶外，DNA复制还需DNA聚合酶等
C．DNA复制时，两条子链的合成方向是相同的
D．解旋含A—T碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多
B
三、DNA分子的复制过程
四、DNA复制的计算
思考：一个双链被15N充分标记的DNA分子，以14N为原料进行半保留复制，N代后产生的子代中：
1 2
1 3
2 4
1 5
3 6
2 7
4 8
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数＝ 2n个；
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2 个；
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝ 2n 2个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝ 2n+1 条；
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；
③新合成的脱氧核苷酸链数＝2n+1 －2条。
2n
2
2n －2
2n+1
2
2n+1 －2
随堂练习
已知一条被标记15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是(　　)
A.2 B.3 C.4 D.5
C
四、DNA复制的计算
四、DNA复制的计算
思考：一个双链被15N充分标记的DNA分子，以14N为原料进行半保留复制，N代后产生的子代中：
1 2
1 3
2 4
1 5
3 6
2 7
4 8
(3)游离脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n －1) 个；
②第n次复制所需脱氧核苷酸数＝ m ·2n 个。
m·(2n －1)
m·2n－1
随堂练习
5．用一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个。下列叙述不正确的是(　　)
A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量和酶等
B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键
C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
C
四、DNA复制的计算
五、DNA复制与细胞中的染色体标记问题
例题1：若用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　　)
A.中期20和20、后期40和20 B.中期20和10、后期40和20
C.中期20和20、后期40和10 D.中期20和10、后期40和10
A
再复制
一次
两条被标记的染色体都有被标记，但双链DNA分子中只有1条单链被标记
五、DNA复制与细胞中的染色体标记问题
1、 有丝分裂中染色体标记问题
将含有15N的DNA转至不含14N标记培养液中培养
（DNA陆续复制两次）
规律总结
若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
随堂练习：
将DNA分子双链用3H标记的蚕豆(2n＝12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂。某普通培养液中的第三次有丝分裂中期，根据图示，判断该细胞中染色体的标记情况最可能是(　　)
A．12个b
B．6个a，6个b
C．6个b，6个c
D．b＋c＝12个，但b和c数目不确定
D
五、DNA复制与细胞中的染色体标记问题
二 减数分裂中染色体的标记问题
用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示：
五、DNA复制与细胞中的染色体标记问题
规律总结
只要亲代细胞只复制1次，产生的子代DNA分子全带15N标记，一次有丝分裂产生的2个子细胞和一次减数分裂产生的4个子细胞，均带15N标记。
五、DNA复制与细胞中的染色体标记问题
随堂练习：
假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为(　　)
A．1　　　　　　　 B．2
C．4 D．3
C
五、DNA复制与细胞中的染色体标记问题
随堂练习：
小鼠睾丸中一个不含放射性标记的精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中培养一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续培养至完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A．初级精母细胞中的每条染色体都被标记
B．次级精母细胞中的每条染色体都被标记
C．只有一半精细胞中含有被标记的染色体
D．含标记的精细胞中都有一半的染色体被标记
A

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