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(共26张PPT)
荧光水母
荧光猪
荧光蛋白基因是如何随着猪的遗传物质DNA从亲代细胞向子代细胞传递的呢？
转基因猪细胞
荧光蛋白基因
基因如何传递
？
无论细胞有丝分裂还是减数分裂，都要经历一个较长的细胞分裂间期。细胞在分裂间期主要有什么变化？
DNA的复制，蛋白质的合成。
第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
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。”
问题探讨
一、对DNA复制的推测
半保留复制
全保留复制
分散（弥散）复制
（沃森和克里克）
三种假说
半保留
复制
全保留
复制
需要通过实验验证
首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？
分散
复制
1. 运用了什么技术？
2. 用什么元素标记DNA？
3. 怎样把密度不一样的DNA分开呢？
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料。
密度梯度离心技术
14N/14N—DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
轻链
中链
重链
同位素标记技术
二、DNA半保留复制的实验证据
15N—密度大；14N—密度小
N
（大约每20min分裂一次）
如果DNA复制
是半保留复制
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
亲代：重带
第一代：中带
第二代：
中带和轻带
14NH4Cl
15NH4Cl
亲代
子一代
子二代
提取DNA进行
密度梯度离心
繁殖一代
繁殖一代
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
4. 实验结论：
中带
轻带
中带
重带
DNA的复制方式为半保留复制
作出假设
演绎推理
验证假设
假说—演绎法
【小结】
（1）DNA的复制方式是半保留复制
（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象
（3）通过实验进行验证
得出结论
三、DNA复制的过程
1. 概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA→DNA
2. 场所：
原核细胞：细胞质
3. 时间：
细胞分裂的间期。
(有丝分裂间期、减数分裂Ⅰ前的间期）
真核细胞：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体。
A、解旋
B、合成子链
C、螺旋化
①在解旋酶的作用下，氢键断裂；
②DNA聚合酶等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，合成与母链互补的一条子链。
4. 复制的过程
③每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
在能量的驱动下
解旋酶
DNA聚合酶
母链(模板链)
子链(新合成的链)
四种脱氧核苷酸
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
1.解旋
2.合成
3.复旋
解旋酶和DNA聚合酶等
四种脱氧核苷酸
①模板：
②原料：
③ 酶：
④能量：
亲代DNA的两条母链
ATP
1. 复制的条件：
3. 复制的结果：
半保留复制，边解旋边复制
2. 复制的特点：
1个DNA → 2个DNA
4. 复制的原则：
碱基互补配对原则
5.DNA复制总结：
思考：
1. DNA为什么能准确复制？
（1）因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
（2）因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。
2. 复制后的两个DNA是如何平均分配到两个细胞中的？
随染色单体的分离进入两个细胞中
3. 复制的意义是什么？
保持亲代和子代遗传信息的连续性
亲代
第一代
第二代
第三代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
四、DNA分子复制的计算
例1：一个DNA被15N标记的大肠杆菌，在只含14N的培养液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有 个，不含15N的DNA分子有 个，含有14N的DNA分子有 个，不含14N的DNA分子有 个，只含有14N的DNA分子有 个。
1. 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：
③不含亲代母链的DNA分子数：
2n个
2个
2n-2个
2
6
8
0
6
④母链和子链的条数分别是：
2条
2x(2n-1)条
2. 消耗的脱氧核苷酸数
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制后需要消耗该脱氧核苷酸个数为：
m（ 2n-1）
C：400个
C：400个
C：400个
400个
400个
400个
400个
亲代中c：400个
F1：2个400个
F2：22个400个
F3：23个400个
Fn：2n个400个
例：某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（ ）
A．三次 B．四次 C．五次 D．六次
B
DNA复制的推测
DNA复制实验证据
DNA复制
全保留复制
半保留复制
实验过程
实验结果
实验结论
基本条件
过程
特点
用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离
亲代：一条DNA带（底部）
第一代：一条DNA带（中间）
第二代：两条DNA带（中间、上部）
DNA复制是半保留复制
解旋
合成子链
重新螺旋
模板
酶
能量
原料
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
边解旋边复制
解旋酶
DNA聚合酶
证明
参与
参与
1. 一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是 (　　)
A. 1/2 B. 1/4 C. 1/6 D. 1/8
D
课堂练习
3. 一个细菌进行了三次裂殖后，母细胞中的DNA将会( )
A. 分解消失 B. 进入其中一个子细胞
C. 在1/4的子细胞中含有其成分 D. 仍留在原母细胞内
C
2. 一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的 ( )
A. 1/10 B. 1/5 C. 1/16 D. 1/25
C
4. 下图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程回答下列问题：
（1）由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是 。（2）解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供 。（3）从图中可以看出合成两条子链的方向为 。（4）细胞中DNA复制的场所是 ；在复制完成后，乙、丙分开的时期 。
半保留复制
能量（ATP）
5′-端 → 3′-端
细胞核、线粒体和叶绿体
有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
5. 图甲是DNA分子复制的过程示意图，将甲图中DNA分子某一片段放大后如乙图所示。请回答下列问题：
（1）在人体细胞中， DNA复制主要发生的场所是 ，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B是 酶，其作用是 ，据甲图可知DNA复制的特点是 。
细胞核
DNA聚合
将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链
半保留复制、边解旋边复制
（2）由乙图可知， DNA分子的基本骨架是 ，DNA分子具有一定的热稳定性，加热能破坏图乙中9处氢键而打开双链，现在两条等长的DNA分子甲和乙。经测定发现甲DNA分子热稳定性较高，你认为可能的原因是 。
磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧
甲分子中C与G比例高，氢键数多
（3）在氮源为14N的培养基生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA（对照）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA（亲代），某实验小组为验证DNA的半保留复制，将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再继续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到结果如甲图所示。请分析
①实验结果可推测第一代（Ⅰ）细菌DNA两条链的标记情况是 。②本研究使用了 技术和 法，从而成功的对DNA分子进行了标记和分离。
③将第一代（Ⅰ）细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将
所得到细菌的DNA用同样方法分离，参照上图，将DNA分子
可能出现在试管中的位置在答题纸中标出，并注明比例 。
一条链含15N，一条链含14N
同位素标记
密度梯度离心

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