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第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
本节聚焦
怎样证明DNA是半保留复制的？
DNA的复制过程是怎样的？
DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义
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”。
沃森、克里克
沃森和克里克----半保留复制。
一、对DNA复制方式的探究
DNA复制时，DNA的双螺旋解开，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。
作出假说
就像文件复制一样，复制完成后亲代DNA被完整的保留下来，即经过一次复制形成的两个DNA分子，其中一个是亲代DNA，子代DNA的双链都是新合成的。
一、对DNA复制方式的探究
不同观点：
有的科学家----全保留复制。
作出假说
一、对DNA复制方式的探究
假说1：DNA复制是半保留复制。
假说2：DNA复制是全保留复制。
作出假说
一、对DNA复制方式的探究
以红色代表亲代DNA的母链，以蓝色代表新合成的子链。
半保留复制
全保留复制
子一代
亲代
作出假说
作出假说
半保留复制
全保留复制
小组合作
子一代
亲代
一、对DNA复制方式的探究
请各组同学利用材料袋里的教具，分别演绎推理半保留复制和全保留复制的现在子一代继续复制一次，得到子二代的DNA组成情况，同样以蓝色代表新合成的子链。
作出假说
演绎推理
半保留复制
全保留复制
子一代
亲代
子二代
一、对DNA复制方式的探究
(1)这两种复制方式最关键的区别是什么？
亲代DNA的两条链在子代DNA的分布
同位素标记法
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
作出假说
演绎推理
实验验证
1.实验者：美国生物学家梅赛尔森和斯塔尔
2.实验材料：大肠杆菌（分裂快，约20min分裂一次）
3.实验思路：
(2)区别被标记母链和子链，用什么方法？
一、对DNA复制方式的探究
亲代DNA的两条链在子代DNA的分布
同位素标记法
14N
15N
(1)这两种复制方式最关键的区别是什么？
(2)区别被标记母链和子链，用什么方法？
一、对DNA复制方式的探究
作出假说
演绎推理
实验验证
(3)如何让亲代的母链和新合成的子链带上不同的标记呢？
可以先用含15N的培养液培养大肠杆菌，使亲代的母链带上15N标记，然后转移到含14N的培养液继续培养，使新合成的子链带上14N标记。
一、对DNA复制方式的探究
作出假说
演绎推理
实验验证
（4）如何将不同标记的DNA区分开来？
15N 15N
15N 14N
14N 14N
密度
低
高
重带
中带
轻带
密度梯度离心法
选用特定的密度梯度介质，离心时可在溶液中形成密度梯度，溶液中的大分子根据密度不同停留在离心管的不同位置，形成不同区带的方法。
离心
小组合作
请各小组分别预测一下每一代离心之后试管中DNA的位置，用笔在学案上对应的地方标示出来，并思考这两种假说的区别。
半保留复制
全保留复制
子一代
亲代
子二代
15N 15N
15N 15N
15N 14N
1/215N 15N
1/214N 14N
1/215N 14N
1/214N 14N
1/415N 15N
3/414N 14N
一、对DNA复制方式的探究
作出假说
演绎推理
实验验证
1.实验者：美国生物学家梅赛尔森和斯塔尔
2.实验材料：大肠杆菌（分裂快，约20min分裂一次）
3.实验方法：同位素标记技术、密度梯度离心技术
4.实验过程及结果:
DNA的复制是_______复制。
半保留
得出结论
假说-演绎法
5、DNA的复制方式为半保留复制
科学方法
小结：
4、实验证明DNA半保留复制
实验验证
3、根据不同复制模式，预测实验结果
演绎推理
2、推测可能的复制方式（半保留/全保留）
作出假说
1、DNA是如何复制的
提出问题
得出结论
二、DNA复制的过程
分析资料，获取信息
资料一：科学家将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养液中，一段时间后，在细胞核中首先发现有标记的DNA分子。
资料二：科学家通过生化分析得知，细胞分裂间期细胞中脱氧核苷酸含量开始时很低，不久急剧增加，细胞分裂时又逐渐降低到初始水平。随着脱氧核苷酸含量的动态变化，DNA聚合酶的活性也随之出现显著变化。
资料三：
步骤①：1956年，美国生物化学家康贝格在试管中，将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。结果：在试管中四种脱氧核苷酸不能合成DNA分子。
步骤②：康贝格在上述试管中加入少量DNA分子作模板和ATP作能源物质，培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中DNA的含量。结果：试管中的DNA含量增加，且（A+T）/(C+G)的比值与所加入模板中一样 。
(1)场所：
(2)时间：
(3)条件：
酶:
原料:
能量:
模板:
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)
二、DNA复制的过程
(1)场所：
(2)时间：
(3)条件：
真核细胞：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
原核细胞：拟核（主要）
ATP
游离的4种脱氧核苷酸
DNA聚合酶
1.DNA复制可以分为哪几个步骤？
2.DNA复制有什么特点？
3.DNA准确复制的原因？
4.DNA准确复制的意义？
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⑴解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。
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ATP
解旋酶
1.过程:
二、DNA复制的过程
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⑵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。
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形成氢键
二、DNA复制的过程
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合成方向：
子链的5'端→ 3'端
形成磷酸二酯键
二、DNA复制的过程
⑵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。
Copyright 2018 芃苇_PengV. All Rights Reserved.
（3）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。
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5'
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解旋酶
酶
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3'
5'
DNA聚合酶
5'
3'
前导链
5'
3'
冈崎片段
DNA连接酶
DNA聚合酶的底物：
脱氧核苷酸
DNA连接酶的底物：
DNA片段
后随链
前导链与后随（滞后链）：
互补配对
单链附着蛋白
二、DNA复制的过程
二、DNA复制的过程
2.特点:
①边解旋边复制
②半保留复制
3.DNA准确复制的原因：
研究表明，DNA的复制总能准确无误地进行，其复制过程中出错的概率仅为1/20000。
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。
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。
亲代细胞
子代细胞
亲代细胞和子代细胞DNA的碱基序列_______。
相同
4.DNA准确复制的意义？
二、DNA复制的过程
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5，
3，
A
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A
5，
3，
A
A
A
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G
A
【课堂活动】：在希沃白板上拖动动画，演示DNA的复制过程。
注意观察课本图3-10中，子链的合成方向！
8.DNA复制的方向
二、DNA复制的过程（拓展应用）
5' 3'
信息1：DNA聚合酶的特点：
①它只能把游离的脱氧核苷酸加在3'端
②延伸脱氧核苷酸链
信息2：解旋酶只能单向解开双链

与社会的联系：PCR技术
多聚酶链式反应 polymerase chain reaction
①犯罪现场的确定
②亲子鉴定
③核酸检测（实时荧光RT-PCR技术）
课堂小结：
【2016年全国Ⅰ卷29(3)改编】将一个T2噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA 分子都装配成噬菌体
（n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为_________。
随堂练习
【答案】一个含有32P标记的噬菌体双链 DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记。
2/n
谢谢大家！

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