资源简介

(共30张PPT)
DNA是遗传物质
肺炎双球菌转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
DNA呈双螺旋结构
DNA结构模型的构建
DNA作为绝大多数生物的遗传物质，能够在亲子代之间延续，保证物种的稳定性和连续性，其复制方式是？
准确复制的奥秘又在于哪里呢？
DNA的复制
第三章第3节
1.怎样证明DNA是半保留复制的？
2.DNA的复制过程是怎样的？
3.DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义？
本节聚焦
问题探讨
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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。”
《核酸的分子结构》论文节选
in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic 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.
讨论：碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
讨论：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？
科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。
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双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
半保留复制
对DNA复制的推测
假说一：
提出者：
假说内容：
DNA复制时，DNA双链螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；
解开的2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。
特点：
新合成的每个DNA分子，都保留了原来DNA分子中的一条链。
沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）
对DNA复制的推测
全保留复制
其他假说：
分散复制
内容：
内容：
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的；
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA双链中新旧都有，随机分配；
DNA半保留复制的实验证据
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。
提出的假说：DNA的复制方式：半保留复制、
提出的问题：DNA的复制方式是什么？
已着手
待解决
全保留复制、分散复制；
实验的关键思路？
DNA半保留复制的实验证据
科学家：
梅塞尔森和斯塔尔
实验材料：
大肠杆菌
实验方法：
（稳定性）同位素标记技术；
密度梯度离心；
知识科普
通过超离心机对某一介质（氯化铯等） 长时间加一个离心力，使其在离心管 内从液面到底部出现一定的密度梯度。
密度梯度离心
重密度带
（重带）
15N / 15N-DNA
中密度带
（中带）
15N / 14N-DNA
14N / 14N-DNA
呈现结果解读：
轻密度带
（轻带）
实验过程
提取DNA离心
15N / 15N-DNA
（重带）
密度
低
高
转移到含有含有14NH4Cl的培养液
细胞分裂一次
提取DNA离心
？
细胞再分裂一次
提取DNA离心
？
？
第一代
第二代
演绎推理
提供教具：不同色彩的小棍代表含不同N的DNA分子中的单链
红色小棍代表含15N的DNA单链； 蓝色小棍代表含14N的DNA单链
学生分组：前后四名同学自动组成一个小组；协作完成DNA复制方式模拟实验
15N－DNA单链
14N－DNA单链
15N/15N－DNA
14N/14N－DNA
15N/14N－DNA
学生活动
实验预期：
演绎推理
学生模拟实验预期结果：
半保留复制演示结果
学生活动
全保留复制演示结果
亲代
子一代
子二代
亲代
子一代
子二代
学生活动
根据模拟结果填写以下表格：
小组交流讨论后进行汇报展示；
复制方式
亲、子代DNA
半保留复制
分散复制（略）
全保留复制
亲代大肠杆菌
子一代
子二代
15N/15N－DNA （重带）
15N/15N－DNA
（重带）
15N/15N－DNA
（重带）
实验验证
提取DNA离心
15N / 15N-DNA
（重带）
密度
低
高
转移到含有含有14NH4Cl的培养液
细胞分裂一次
提取DNA离心
细胞再分裂一次
提取DNA离心
亲代
子一代
DNA
复制一次
子二代
DNA
复制一次
15N/ 15N-DNA
15N/ 14N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
15N/ 14N
14N/ 15N
15N / 14N-DNA
（中带）
15N / 14N-DNA（中带）
排除分散复制
14N / 14N-DNA
（轻带）
排除全保留复制
实验结果：
实验结论
DNA的复制方式为：
半保留复制
半保留复制
全保留复制
分散复制
DNA复制方式（假说－演绎法）
提出问题
提出假说
演绎推理
实验验证
DNA的复制方式的什么？
①半保留复制；
②全保留复制；
③分散复制；
预测三种复制方式对应的结果：大肠杆菌子代DNA经离心后分布情况；
进行大肠杆菌的培养及DNA提取离心实验；
得出结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
小结与梳理
经典例题
在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N-DNA（相对分子质量为a）和15N-DNA（相对分子质量为b）。将含15N-DNA的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述不正确的是（　　）
A．Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15NB．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为（7a+b）/8D．上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
1.DNA的概念？场所？时间？
2.DNA的复制过程是怎样的？分几个阶段？
3.DNA复制的条件？
自主阅读
DNA复制的过程
DNA复制的过程
概念
场所
时间
条件
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
主要是细胞核（线粒体、叶绿体、原核生物的拟核）
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
模板：DNA的两条链
原料：细胞中游离的4种脱氧核苷酸
酶：解旋酶、DNA聚合酶等
能量：ATP
DNA复制的过程
1.解旋：
在细胞提供的能量的驱动下，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
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G
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C
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T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
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A
T
A
C
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G
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T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
DNA复制的过程
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。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
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5'
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G
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G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
DNA复制的过程
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。
催化形成磷酸二酯键
C
C
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A
G
T
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T
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G
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5'
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T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
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T
G
A
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C
G
A
G
C
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T
5'
3'
ATP
ATP
DNA复制的过程
3.复旋：
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
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T
A
A
3'
5'
A
C
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C
A
A
G
C
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A
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T
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5'
3'
T
A
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C
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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'
DNA复制的过程
原则
方向
结果
特点
准确复制的原因
意义
碱基互补配对原则
从子链的5' 端向 3' 端延伸
形成两个完全相同的DNA分子
半保留复制；边解旋边复制
①独特的双螺旋结为复构制提供了精确的模板；
②通过碱基互补配对保证了复制的准确进行
将遗传信息从亲代细胞传给子代细胞，从而保证了遗传信息的连续性
知识拓展
真核生物
原核生物
多起点不同时双向复制，使得复制能在较短时间内完成
单起点双向复制
相关计算
1个DNA分子复制n次，产生子代DNA数为 ，其中：
2n
含15N的DNA分子_____个；
含14N的DNA分子_____个；
只含15N的DNA分子_____个；
只含14N的DNA分子______个。
2
2n
0
2n - 2
将15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基上培养n代；
子代DNA中脱氧核苷酸链________条；
15N标记的脱氧核苷酸链________条；
14N标记的脱氧核苷酸链________条。
相关计算
将15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基上培养n代；
2
2n+1
2n+1-2
若亲代DNA分子中含有某种碱基m个，经过n次复制需要游离的碱基为：
若亲代DNA分子中含有某种碱基m个，第n次复制需要游离的碱基为：
（2n -1）×m
2n-1×m
相关计算
经典例题
某双链DNA分子共有1800个碱基，其中一条单链上的（A+T）∶（C+G）＝4∶5，则该DNA分子连续复制两次，共需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目是（ ）
A．1800个 B．1500个 C．900个 D．500个
DNA的复制 小结
2
1
3
4
DNA的复制
大肠杆菌培养及DNA提取离心实验；
DNA半保留复制的证据
概念；时间；场所；条件；结果；特点；
准确复制的原因；
意义
DNA复制的过程
DNA分子数；
脱氧核苷酸链数；
所需相关碱基数
半保留复制；
全保留复制；
分散复制
对DNA复制的推测
DNA复制的相关计算

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