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(共27张PPT)
3.3 DNA的复制
情境导入
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的尾处写道:“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着传物质进行复制的一种可能的机制。”
《核酸的分子结构》论文节选
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，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
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
一、对DNA复制的推测
◆提出者：沃森和克里克
◆假说内容
DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂
解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依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，这种复制方式被称作半保留复制
假说一：半保留复制
假说三：分散复制
一、对DNA复制的推测
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
到底哪种假说正确呢
要通过实验进行验证
分散复制亲代DNA分子分散到新复制出的分子每条链上
思考讨论
二、证明DNA半保留复制的实验
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
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
◆科学家
大肠杆菌
◆实验材料
◆实验技术
同位素标记法、
密度梯度离心法
思考讨论
该实验用什么元素做标记 为什么
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。
如何测定子代DNA带有同位素的情况
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。
◆实验技术
同位素标记法、
密度梯度离心法
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
二、证明DNA半保留复制的实验
DNA半保留复制的实验证据
15N
15N
15N
15N
半保留复制
全保留复制
15N/15N-DNA（重带）
15N/14N-DNA（中带）
14N/14N-DNA（轻带）
15N
14N
15N
14N
15N
15N
14N
14N
15N/15N-DNA（重带）
15N
14N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
15N/14N-DNA（中带）
14N/14N-DNA（轻带）
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
14N/14N-DNA（轻带）
15N/15N-DNA（重带）
演绎推理
提取DNA，离心
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂1次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
细胞再分裂1次
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
实验验证
思考讨论
证明DNA半保留复制的实验
15N/15N-DNA
第一代
第二代
高
密度
低
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
实验结果表明：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
可以排除
全保留复制
提出假说
演绎推理
实验验证
2、推测可能的复制方式
3、推理不同复制方式下得到子代DNA的可能情况，预测实验结果
结论：DNA复制是半保留复制
1、DNA的是如何复制的
发现问题
半保留复制
全保留复制
分散复制
假说-演绎法
DNA复制方式的探究历程
4、证明DNA半保留复制的实验（密度梯度离心）
思考讨论
证明DNA半保留复制的实验
1.沃森和克里克证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。( )
2.证明DNA半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技术。( )
3.DNA半保留复制的证明过程使用了假说－演绎法。( )
×
正误判断
√
√
三、DNA复制的过程
1.DNA复制的概念是什么
2.DNA复制的时间
3.DNA复制的场所
4.DNA复制过程怎么进行
5.DNA复制过程需要哪些条件
6.DNA复制过程有何特点
7.DNA复制有何生物学意义
阅读教材P55，思考下列问题:
三、DNA复制的过程
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
细胞分裂前的间期
（有丝分裂前的间期、减数第一次分裂前的间期）
细胞核（主要）、叶绿体、线粒体（原核生物在拟核、病毒在宿主细胞中）
1、概念：
2、场所：
3、时期：
阅读教材P55，思考下列问题:
三、DNA复制的过程
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
利用能量，在解旋酶作用下，DNA双链解开
以解开的每一段母链为模板
在DNA聚合酶等酶的作用下
利用细胞中游离的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
每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
三、DNA复制的过程
①能量：细胞提供（ATP）
①解旋
DNA聚合酶
②酶：解旋酶
（打开_____）
解旋酶
氢键
②合成子链
①模板：
②原料：
③能量：
④酶：
**氢键的形成不需要酶的催化！！！
⑤原则：
模板链
③再螺旋
与其对应的________盘绕成________结构
每条新链
模板链
双螺旋
新链（子链）
解开的每一条母链
4种游离的脱氧核苷酸
细胞提供的能量
DNA聚合酶（连接磷酸二酯键）
碱基互补配对原则
磷酸二酯键
过程：
→ →
解旋
合成子链
新链和模板链重新盘绕成双螺旋结构
DNA半保留复制的过程
结果：形成两个完全相同的DNA分子。
DNA聚合酶都只能催化DNA从5’至3’延伸
DNA复制有方向性
子链的5' -端→3' -端
DNA复制方向：
三、DNA复制的过程
DNA复制的起点和方向
知识拓展
原核生物：单起点双向复制
真核生物：多起点双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率
复制泡大的复制开始的早。
▲特点
边解旋边复制、半保留复制、多起点双向复制（真核）
▲意义
DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性
▲准确复制的原因
DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板
通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
6.DNA复制过程有何特点
7.DNA复制有何生物学意义
4.DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同(　　)
5.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制(　　)
6.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(　　)
7.真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中(　　)
8.解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键(　　)
×
正误判断
×
×
×
×
核心探究
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养3代，子代DNA含N情况结果如下：
DNA复制的相关计算规律
亲代
1代
2代
N
14
N
15
N
15
N
15
N
15
N
14
3代
核心探究
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，子代DNA含N情况：
DNA复制的相关计算规律
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为 个。
②含15N的DNA分子数为 个。
③含14N的DNA分子数为 个。
④只含15N的DNA分子数为 个。
⑤只含14N的DNA分子数为 个。
2n
2
0
2n_2
2n
无论DNA复制多少次，含母链的只有2条！
核心探究
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，子代DNA含N情况：
DNA复制的相关计算规律
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝ 条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝ 条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝ 条。
2
2n+1
2n+1_2
无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个
核心探究
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，子代DNA含N情况：
DNA复制的相关计算规律
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个。
m·（2n－1）
m·2n－1
用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。
(1)含有15N的DNA分子占1/8。( )
(2)含有14N的DNA分子占7/8。( )
(3)含有14N的脱氧核苷酸单链为30条。( )
(4)复制结果共产生16个DNA分子。( )
提示
√
×
√
√
练习与应用（p56）
C
★时间：
细胞分裂前的间期
★过程
亲代DNA提供
原则：
游离的脱氧核苷酸
碱基互补配对原则
模板：
原料：
能量：
酶：
条件
★特点
边解旋边复制
半保留复制
多起点双向复制(真核）
★意义：
保持前后代遗传信息的连续性
解旋
合成子链
复旋
ATP
解旋酶、DNA聚合酶等
课堂小结
子链的5' -端→3' -端
DNA复制方向：
★DNA复制方式的探究历程：
假说--演绎法

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