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(共28张PPT)
3.3 DNA的复制
1.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。
2.概述DNA复制的条件、过程和特点。
3.通过对DNA半保留复制方式的学习，能够解释DNA的准确复制
是遗传信息稳定传递的基础。
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 a ware of the details of the results presonted there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chenical arguments.
It has not escoped our notice that the spscific pairing we have postulated immedintely suggests apossible copying mechanism for the genetis 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
1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎
样的？
暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究
具有什么特点？
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实验证据之上。
新课导入
——半保留复制
亲代DNA分子
DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
假说一：
一、对DNA复制的推测
指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
假说二：
——全保留复制
亲代DNA分子
DNA 复制是镶嵌型的复制，即在子代 DNA 两条链中，母链和子链片段镶嵌存在，也叫弥散复制。
假说三：
——分散复制
到底哪种假说正确呢 怎样证明？
亲代DNA分子
科学的研究方法
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
完成实验
DNA的是如何复制的
提出问题
作出假说
演绎推理
实验验证
得出结论
假说—演绎法
半保留复制
全保留复制
分散复制
二、DNA半保留复制的实验证据
提出问题
作出假设
演绎推理
实验验证
得出结论
DNA的是如何复制的
(1)半保留复制
(2)全保留复制
(3)弥散复制
设计实验
思考 讨论 证明DNA半保留复制的实验
任务一 阅读课本P53及“证明DNA半保留复制的实验”思考如下问题：
用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？
该实验用什么元素做标记？为什么？
通过实验区分DNA复制方式的三种假说,实验的关键是什么
如何测定子代DNA带有同位素的情况
该实验的具体流程是什么
提出问题
作出假设
演绎推理
实验验证
得出结论
设计实验
用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？
同位素标记法。
该实验用什么元素做标记？为什么？
通过实验区分DNA复制方式的三种假说,实验的关键是什么
区分亲代和子代DNA
1.实验关键和方法
15N和14N是N元素的两种稳定的同位素(无放射性)，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。
提出问题
作出假设
演绎推理
实验验证
得出结论
设计实验
含15N的DNA比含14N的DNA密度大；利用离心技术可以在试管中区分不同N元素的DNA分子
中带
14N/14N
轻带
重带
根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA
2.背景知识
如何测定子代DNA带有同位素的情况
15N/14N
15N/15N
提出问题
作出假设
演绎推理
实验验证
得出结论
设计实验
3.实验过程
分裂一次
提取DNA
离心
15NH4CI
15N/ 15N-DNA
14NH4Cl
再分裂一次
繁殖若干代
上
中
下
上
中
下
提取DNA
离心
上
中
下
哪个位置？
哪个位置？
15NH4CI
提取DNA
离心
14NH4Cl
14NH4Cl
提出问题
作出假设
演绎推理
实验验证
得出结论
设计实验
按DNA复制三种假说演绎推理,将预测结果画(涂黑)在以下试管：
第一代
第二代
亲代
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
第一代只出现一条居中DNA条带，该结果排除了哪种复制方式
(1)半保留复制
(2)全保留复制
(3)弥散复制
中带
轻带
重带
提出问题
作出假设
演绎推理
实验验证
得出结论
设计实验
分裂一次
再分裂一次
亲 代
子一代
子二代
15N/14N
14N/14N
15N/14N
15N/15N
DNA的复制过程是怎样的？
思考
DNA的复制是以半保留方式进行的
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
2.时间：
真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体
原核细胞：拟核（主要）、质粒
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
3.场所：
（1）解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
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
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
4.过程：
（2）合成子链：
DNA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，各自合成与母链互补的一条子链。
新合成的子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA解旋酶
游离的脱氧核苷酸
从子链的5' 端向 3' 端延伸
复制方向（子链合成方向）:
（3）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
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
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
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
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'
6.特点：
5.条件：
四种脱氧核苷酸
解旋酶（使氢键断裂）
DNA聚合酶（连接磷酸二酯键）
氢键的形成是自发的，不需要能量和酶
ATP(主要由有氧呼吸提供)
1.半保留复制
2.边解旋边复制
高效
3.双向复制
4.真核生物有多起点复制
亲代DNA的两条链(两条母链)
(1)模板：
(2)原料：
(3)能量：
(4)酶：
①二条母链的碱基顺序是否相同？
②二条子链的碱基顺序是否相同？
③新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？
不同，互补
相同
不同，互补
形成两个完全相同的DNA分子。
7.DNA复制的结果
结果:
8.意义
使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。
9.DNA准确复制的原因
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。
②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。
①子代DNA分子数 ：
②只含15N的DNA数 ：
③含15N的DNA数 ：
④只含14N的DNA数 ：
⑤含14N的DNA数 ：
(2)脱氧核苷酸链数：2×2n=2n+1
①含15N的链数 ：
②含14N的链数 ：
③子代DNA中被标记的DNA所占的比例 ：
④子代中被标记的链占总链数的比例 ：
(1)子代DNA共2n个
2n个
0个
2个
2n-2个
2n个
2条
2n+1-2条
2/2n=1/2n-1
2/2n+1=1/2n
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
四、DNA复制相关计算
1.一个被15N标记的DNA转移到14N的培养基中培养，复制了n次：
（1）复制n次，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数？
个
（2）复制第n次时，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数？
个
m（2n-1）
m·2n-1
请你讲解上述公式的由来
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
2.亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸数为m个，则：
DNA的复制
对DNA复制的推测
DNA半保留复制的实验证据
DNA复制的过程
DNA复制的相关计算
解旋
合成子链
形成子代DNA
(1)半保留复制
(2)全保留复制
(3)弥散复制
1．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入含14N的培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图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⑤
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⑤
A
2、将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是( )
A.所有的大肠杆菌都含有15N
B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
3、把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌，转移到含重氮(15N)环境中培养相当于复制一次的时间，然后放回原环境相当于连续复制两次的时间后，细菌DNA组成分析结果是(　　)
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2中间型、1/2重氮型 D．1/2轻氮型、1/2中间型
A
C
4.某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（ ）
A.随后细胞中的DNA复制发生障碍
B.随后细胞中的RNA转录发生障碍
C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期
D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用
C

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