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(共27张PPT)
第3节 DNA的复制
学习目标
运用假说—演绎法探究DNA的复制方式。
理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
概述DNA通过半保留的方式进行复制。
无论细胞有丝分裂还是减数分裂，都要经历一个较长的细胞分裂间期。细胞在分裂间期主要有什么变化？
DNA分子是怎样进行复制的呢
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”
1.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
提出问题
一、问题探讨----提出问题
1、半保留复制
（1）提出者：
沃森和克里克
（2）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。
二、对DNA复制的推测----作出假说
（3）特点：
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中一条链。
2、全保留复制
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
1、半保留复制
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中一条链。
？
一模一样，一新一旧
一全新，一全旧
二、对DNA复制的推测----作出假说
要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”，关键思路是什么？
如何做区分 ？ 又如何进行实验观察呢 ？
关键思路：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。
三、DNA半保留复制的实验证据
阅读课本内容53—54页，思考下列问题（2min）：
1.实验材料选用了什么？
2.运用了什么技术方法？
同位素标记技术
3.使用了什么同位素去标记DNA？原理是？
4.使用了哪种技术把不一样的DNA分开？
密度梯度离心技术
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔，设计了一个巧妙的实验。
三、DNA半保留复制的实验证据
大肠杆菌
15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，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。
不具有放射性
重带
中带
轻带
15N
14N
15N
15N
14N
14N
同位素标记技术(N)、密度梯度离心技术
含15N的DNA比含14N的DNA密度大
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
？
？
？
实验过程：
思考.讨论：如果亲代DNA含15N，放在含14N的环境中培养，复制后得到的子一代DNA和子二代DNA分别含15N、14N的情况是怎样的 （请同学们绘图表示）
（一）实验预期—演绎推理：
假说1：半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了
原来DNA分子中一条链。
假说2：全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代
DNA的双链都是新合成的。
亲 代
第一代
第二代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
1.假如DNA复制是半保留复制,实验的预期会是怎样的？
重带
中带
轻带
中带
（一）实验预期—演绎推理：
亲 代
第一代
第二代
15N
15N
15N
14N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
2.假如DNA复制是全保留复制,实验的预期会是怎样的？
重带
重带
轻带
1/4重带
3/4轻带
（一）实验预期—演绎推理：
排除DNA的全保留复制方式！
DNA复制方式是半保留复制！
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
（二）实验验证，得出结论：
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
含15NH4Cl的培养液中
结论：
亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，试管中只出现了一条DNA带，位置靠近试管的底部，说明其密度最大，是15N标记的亲代双链DNA( 15N/15N-DNA )。
将转移培养后第一代细菌DNA离心后，试管中也只有一条带，但位置居中，说明其密度居中，是只有一条单链被15N标记的子代双链DNA( 15N/14N-DNA)。
将第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，为15N/14N-DNA,另一条带的位置更靠上， 说明其密度最小，是两条单链都没有被15N标记的子代双链DNA(14N/14N-DNA )。
实验结果与半保留复制的预期结果相符
作出假说
演绎推理
实验验证
2、推测可能的复制方式
3、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
5、结论：DNA复制是半保留复制
1、DNA是如何复制的
提出问题
半保留复制
全保留复制
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
得出结论
1. DNA复制的起始点是什么？
A. 复制起始点
B. 复制终止点
C. 复制增强点
D. 复制抑制点
解析：正确答案是A。DNA复制的起始点是特定的DNA序列，称为复制起始点（origin of replication），在复制起始点，DNA双螺旋结构被解开，形成复制叉。
2. DNA复制的半保留机制意味着什么？
A. 每个新合成的DNA分子都包含两条新合成的链
B. 每个新合成的DNA分子都包含一条原始链和一条新合成的链
C. 每个新合成的DNA分子都包含两条原始链
D. 每个新合成的DNA分子都包含两条互补链
解析：正确答案是B。DNA复制的半保留机制意味着每个新合成的DNA分子都包含一条原始链和一条新合成的链，这是DNA复制过程中的一个重要特点。
3. 在DNA复制过程中，哪些酶类参与了复制？
A. DNA解旋酶和DNA聚合酶
B. DNA聚合酶和DNA连接酶
C. DNA解旋酶、DNA聚合酶和DNA连接酶
D. DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶和DNA修复酶
解析：正确答案是D。在DNA复制过程中，DNA解旋酶负责解开双螺旋结构，DNA聚合酶负责合成新的DNA链，DNA连接酶负责连接DNA片段，DNA修复酶负责修复复制过程中的错误。
4. DNA复制的方向是如何确定的？
A. 由DNA聚合酶的工作方式决定
B. 由DNA解旋酶的工作方式决定
C. 由DNA连接酶的工作方式决定
D. 由DNA修复酶的工作方式决定
解析：正确答案是A。DNA复制的方向是由DNA聚合酶的工作方式决定的，DNA聚合酶只能从5’端向3’端合成DNA链。
5. DNA复制的终止是如何发生的？
A. 当复制叉相遇时
B. 当复制起始点相遇时
C. 当复制增强点相遇时
D. 当复制抑制点相遇时
解析：正确答案是A。DNA复制的终止发生在复制叉相遇时，当两条DNA链的复制叉相遇并合成完成，复制过程就会终止。
5. DNA复制的终止是如何发生的？
A. 当复制叉相遇时
B. 当复制起始点相遇时
C. 当复制增强点相遇时
D. 当复制抑制点相遇时
解析：正确答案是A。DNA复制的终止发生在复制叉相遇时，当两条DNA链的复制叉相遇并合成完成，复制过程就会终止。
6. DNA复制过程中，前导链和滞后链的合成有何不同？
A. 前导链连续合成，滞后链不连续合成
B. 前导链不连续合成，滞后链连续合成
C. 前导链和滞后链都连续合成
D. 前导链和滞后链都不连续合成
解析：正确答案是A。在DNA复制过程中，前导链可以连续合成，因为它的合成方向与复制叉的移动方向相同。而滞后链则需要通过形成冈崎片段来不连续合成，因为其合成方向与复制叉的移动方向相反。
7. DNA复制过程中，冈崎片段是如何形成的？
A. 通过DNA聚合酶的连续合成
B. 通过DNA聚合酶的不连续合成
C. 通过DNA解旋酶的连续合成
D. 通过DNA连接酶的连续合成
解析：正确答案是B。在DNA复制过程中，滞后链的合成需要通过形成冈崎片段来实现，这是由于DNA聚合酶只能从5’端向3’端合成DNA链，因此滞后链的合成是分段进行的，这些片段最终由DNA连接酶连接起来。
8. DNA复制过程中，DNA连接酶的作用是什么？
A. 连接前导链和滞后链
B. 连接冈崎片段
C. 连接DNA双螺旋的两条链
D. 连接DNA解旋酶和DNA聚合酶
解析：正确答案是B。DNA连接酶在DNA复制过程中的作用是连接滞后链合成过程中形成的冈崎片段，使滞后链成为一个完整的DNA链。
9. DNA复制过程中，DNA修复酶的作用是什么？
A. 修复复制过程中的错误
B. 修复DNA双螺旋结构
C. 修复DNA聚合酶的错误
D. 修复DNA解旋酶的错误
解析：正确答案是A。DNA修复酶在DNA复制过程中的作用是修复复制过程中可能发生的错误，确保遗传信息的准确传递。
10. DNA复制过程中，DNA解旋酶的作用是什么？
A. 合成新的DNA链
B. 连接DNA片段
C. 修复复制过程中的错误
D. 解开DNA双螺旋结构
解析：正确答案是D。DNA解旋酶在DNA复制过程中的作用是解开DNA双螺旋结构，为DNA聚合酶的合成工作提供模板。

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