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(共34张PPT)
必修二 遗传与进化
第三章 基因的本质
第三节 DNA的复制
T
G
2
A
3
C
T
4
A
A
T
1
9
10
5
6
7
8
左侧是DNA的结构模式图，请说出图中1-10的结构名称
7.腺嘌呤脱氧核苷酸
2.腺嘌呤
3.胸腺嘧啶
4.鸟嘌呤
5.脱氧核糖
6.磷酸基团
1.胞嘧啶
8.碱基对
9.氢键
10.磷酸二酯键
2.数量关系
①A-T间__个氢键，C-G间__个氢键
②有__个游离的磷酸基团
1个脱氧核糖与__ __个磷酸相连
1个磷酸与___ _个脱氧核糖相连
③脱氧核糖数__磷酸数__含氮碱基数
④1个DNA分子初步水解得到__种化合物
彻底水解得到__种化合物
彻底水解得到__种有机化合物
1.DNA双螺旋结构主要特点、特性？
3.位置关系
①单链中相邻碱基通过______________________连接
②两条链中配对碱基通过_______连接
③单链中相邻两个脱氧核苷酸通过__________连接
4
6
5
氢键
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
磷酸二酯键
2
3
2
2或1
2或1
=
=
【提出问题】DNA复制是怎样进行的呢？
DNA是主要遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是DNA。
具有稳定的结构并且能精确复制
大多呈双螺旋结构
DNA如何进行复制呢？
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。”
讨论：碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的
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
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。
一. 对DNA复制的推测
关于DNA的复制方式，科学家提出了哪些假说？
①DNA分别通过这两种复制方式复制一次，所形成的子代DNA分子的组成有何不同？
1. 提出问题
DNA以什么方式复制？
2. 作出假设
(2)全保留复制
新复制出的分子直接形成，完全没有旧的
复制
一次
亲代DNA
子代DNA
(1)半保留复制(沃森和克里克提出）
形成的分子一半是新的，一半是旧的
复制一次
亲代DNA
子代DNA
二. DNA半保留复制的实验证据
若用红色表示亲代DNA分子的两条链，黑色表示复制形成的子链，画出两种复制方式所得到的子代DNA分子的颜色。
半保留复制
全保留复制
分散复制
“假说--演绎法”探究：DNA分子的复制方式
3. 演绎推理
②如何才能在实验中直观地区别、“标识”母链和子链呢？
同位素标记法
③如果用同位素进行标记，用什么元素
含N碱基
脱氧核苷酸
磷酸
五碳糖
P
C H O
N
资料1：15N和14N是氮元素的两种稳定同位素。
运用 技术来标记DNA分子的两条链：
同位素标记
15N
14N
复制后的DNA分子都是混在一起的，如何分离呢？
因此可以利用 进行分离。
推测DNA的两条链被标记的情况：
密度
密度
密度
最大
适中
最小
15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA
资料2：由于15N和14N这两种同位素的相对原子质量不同。
含15N的DNA比含14N的DNA密度更大。
离心技术
密度梯度离心技术
预测试管中DNA条带出现位置：
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
思考：条带的宽窄表示什么？
表示DNA的含量的多少
重带
中带
轻带
二. DNA半保留复制的实验证据
科学家：梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验
用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的。然后将大肠杆菌转移到含14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
15NH4Cl
14N/ 14N-DNA
繁殖若干代
15N/ 15N-DNA
目的？
15N/ 15N-DNA
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
DNA复制一次
DNA再复制一次
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记
大肠杆菌
演绎推理—假设是半保留复制
15N/ 15N-DNA
15N/ 14N-DNA
14N/ 15N-DNA
15N/ 14N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
亲代
子一代
全部位于
重带
全部位于
中带
1/2位于轻带
1/2位于中带
离心
离心
离心
DNA
复制一次
子二代
DNA
复制一次
15N/ 15N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 15N
演绎推理—假设是全保留复制
15N/ 15N-DNA
15N/ 15N-DNA
14N/ 14N-DNA
15N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
14N/ 14N
亲代
子一代
全部位于
重带
1/2位于轻带
1/2位于重带
3/4位于轻带
1/4位于重带
离心
离心
离心
DNA
复制一次
子二代
DNA
复制一次
15N/ 15N
14N/ 14N
15N/ 15N
14N/ 14N
15N/ 15N
15N
14N
14N
14N
⑤ ：
得出结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
出现3处DNA条带
得出结论
发现问题
提出假说
演绎推理
实验验证
科学研究的方法——假说演绎法
半保留复制、全保留复制
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
结论：DNA复制是半保留复制
DNA是如何复制的
证明DNA半保留复制的实验
物理、化学技术对生物学研究具有重要意义！
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，结果如下：
(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
2n
0
(2n－2)
DNA分子复制的相关计算
(1)设1个DNA中有m个脱氧核苷酸（G），复制n次需要游离
的脱氧核苷酸G___________个
(2)第n次复制需要游离的脱氧核苷酸G____________个
(2n-1)×m
2n-1×m
亲代
子一代
子二代
子三代
需m个
需3m个
需7m个
需m个
需2m个
需4m个
第n次复制=复制n次-复制n-1次
第n次复制所需G数为
(2n-1)xm-（2n-1-1）xm=2n-1Xm
将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。
下列相关说法中，不正确的是（ ）
A.细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
B.细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层
C.细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层
D.该实验可以证明DNA的复制方式是半保留复制
C
三. DNA复制的过程
DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
1.概念：
2.发生时期：
细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。
3.场所：
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体
原核生物：拟核、质粒
4.条件：
类比法
DNA复制需要
复印试卷需要
复印机
电源
A4纸
试卷
复印的设备
能 量
原 料
模 板
酶
ATP
4种脱氧核苷酸
母链DNA
请用类比法，说出DNA复制需要的条件有哪些？
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
能量
解旋酶
解开
5.过程：
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'
G
C
A
A
G
C
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
ATP
ATP
T
A
T
G
C
A
T
G
5'
3'
母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
边解旋边复制
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'
双螺旋结构
复制方向：5'端→ 3'端
复制叉
6.真核生物DNA复制的特点：
6.真核生物DNA复制的特点：
复制泡
特点：
多起点不同时复制
双向复制
7.原核生物DNA复制的特点：
特点：边解旋边复制
单起点、双向复制
方式：半保留复制
TCTTGCTC
AGAACGAG
①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。
②严格的碱基互补配对保证了复制能够准确地进行。
AGAACGAG
TCTTGCTC
AGAACGAG
TCTTGCTC
+
思考：DNA能够准确复制的原因有哪些？
二、真核生物DNA复制的过程
1.过程：
　　　四种游离的脱氧核苷酸
2.条件
DNA的两条母链分别做模板　　　
　　　解旋酶、DNA聚合酶等　　　
　　　ATP
7.特点：
边解旋边复制、半保留复制
4.碱基配对方式：
A-T T-A G-C C-G
5.复制方式：
半保留复制
解旋→
合成子链→
延伸子链，形成双螺旋结构
模板：
原料：
酶：
能量：
3.子链延伸方向：
5'端→ 3'端
6.精确复制的原因：
双向复制、多起点不同时复制
9.结果：
一个DNA形成两个完全相同的DNA
8.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
10.意义：
将遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
11.DNA的功能：
传递遗传信息
场所：
细胞核
线粒体
叶绿体
时期：
有丝分裂前的间期
减数分裂前的间期
1.参与 DNA 复制过程的酶主要有（ ）
①DNA 连接酶 ②解旋酶 ③RNA 聚合酶 ④DNA 聚合酶
A．①③ B．②④ C．③④ D．①②③④
B
2.下列有关DNA复制的叙述，错误的是(　　)
A.DNA复制可发生在真核细胞有丝分裂前的间期
B.DNA复制时所需要的原料是脱氧核苷酸，且消耗ATP
C.DNA复制时，以DNA的一条链作为模板先后合成两条子链
D.DNA通过复制保持了亲代和子代细胞中遗传信息的连续性
C

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