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(共33张PPT)
3.3
DNA的复制
复习
DNA的基础知识
①DNA复制的时期？
②DNA复制的结果？
③DNA是怎样进行复制的？
分裂前的间期
DNA数目的翻倍
提出问题
一、对DNA复制的推测（P53）
1.沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：
①DNA复制，DNA双螺旋 ，互补的碱基之间的 断裂。
②解开的两条单链分别作为复制的 ，游离的脱氧核苷酸根据 原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。
③新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称作 。
解开
氢键
模板
碱基互补配对
半保留复制
特点：一模一样
一新一旧
作出假说
一、对DNA复制的推测（P53）
2.其他观点——全保留复制、分散复制
①全保留复制：
以两条母链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代DNA分子。
②分散/弥散复制：
亲代DNA双链被切成片段，分散在新合成的子代DNA双链中。
Q：区分亲代与子代的DNA？
阅读课本P53-54，思考与讨论：
①如何跟踪研究看不见的DNA（区分母链和子链）？
②该实验用什么元素做标记？还可以用其他元素？
③如何区分质量不同的DNA？
同位素标记法
15N和14N（核酸中N原子数最少，最容易完全标记，可防止因出现部分标记产物而干扰结果，CHO原子数太多，需要更长时间才能达到完全标记）
密度梯度离心技术（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）
Q：能不能通过检测放射性来区分开？
梅塞尔森
斯塔尔
1958年
大肠杆菌
同位素标记技术
密度梯度离心技术
+
（选材优点：20min繁殖一代，DNA裸露，易操作）
二、DNA半保留复制的实验证据（P53）
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
14N/14N—DNA
重密度带
中密度带
低密度带
Q：如何让DNA被15N或14N标记上？
1.实验方法：同位素标记技术+密度梯度离心技术
二、DNA半保留复制的实验证据（P53）
演绎推理
①用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代中生长若干代。
②将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的（亲代）。
15N/ 15N
—DNA
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA
离心
提取DNA
离心
2.实验步骤：
二、DNA半保留复制的实验证据（P53）
演绎推理
①全保留复制：
P：
F1：
F2：
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
高密度带
高密度带
低密度带
高密度带
低密度带
15N
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
二、DNA半保留复制的实验证据（P53）
演绎推理
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
高密度带
中密度带
低密度带
中密度带
P：
F1：
F2：
15N
15N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
②半保留复制：
二、DNA半保留复制的实验证据（P53）
演绎推理
③分散复制：
P：
F1：
F2：
细胞再 分裂一次
15N
15N
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
高密度带
中密度带
15N
14N
15N
14N
中密度带
二、DNA半保留复制的实验证据（P53）
实验验证
子二代：中带:轻带=1:1
15N/15N-DNA
亲代：重带
15N/14N-DNA
子一代：中带
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
×排除全保留复制
×排除分散复制
得出结论：DNA的复制方式为半保留复制！
总结归纳
①实验者：
②实验材料：
③实验方法：
④实验结果：
⑤研究方法：
同位素标记技术、密度梯度离心技术
DNA是半保留复制
梅塞尔森、斯塔尔
大肠杆菌
假说演绎法
同位素标记法：
①DNA半保留复制：15N、14N标记DNA分子。
②赫尔希、蔡斯“噬菌体侵染细菌实验”：35S、32P。
③分泌蛋白的合成与分泌过程：3H标记氨基酸。
④卡尔文用14C标记CO2，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO2 → C3 →有机物。
⑤鲁宾和卡门用18O标记水和二氧化碳，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。
三、DNA复制的过程（P55）
阅读课本P55-56，思考与讨论：
①DNA复制的概念是什么？
②DNA复制的时间及场所是什么？
③DNA复制过程需要哪些条件？
④DNA复制过程怎么进行？
⑤DNA复制的意义？
三、DNA复制的过程（P55）
有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
原核生物：拟核、细胞质（质粒）
1.概念：
2.时间：
3.场所
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
三、DNA复制的过程（P55）
4.过程—①解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
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A
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C
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G
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A
3'
5'
C
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A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
三、DNA复制的过程（P55）
4.过程—②合成子链：在DNA聚合酶催化下单个的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
C
C
G
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G
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C
T
T
形成氢键
三、DNA复制的过程（P55）
4.过程—②合成子链：在DNA聚合酶催化下单个的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
C
C
G
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T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
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G
C
A
T
G
A
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C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
形成磷酸二酯键
三、DNA复制的过程（P55）
4.过程—③螺旋化：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
C
C
G
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A
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T
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C
G
G
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5'
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5'
3'
T
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C
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3'
5'
T
T
A
C
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C
G
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A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
三、DNA复制的过程（P55）
新合成的子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA解旋酶
游离的脱氧核苷酸
（断裂氢键）
（形成磷酸二酯键）
Q：子链合成方向？
子链按5'端→3'端的方向进行延伸！
氢键的形成不需要酶；磷酸二酯键的形成需要DNA聚合酶的催化。
由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的（前导链）。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的（滞后链）。
DNA连接酶
注：两条子链的合成方向是相同的！
三、DNA复制的过程（P55）
5.条件：
①模板：
②能量：
③原料：
④原则：
⑤方向：
⑥酶
解旋酶
亲代DNA的两条链
ATP
4种脱氧核苷酸
5'
3'
3'
5'
DNA聚合酶
5'
3'
前导链
5'
3'
冈崎片段
DNA连接酶
DNA聚合酶连接：
DNA连接酶连接：
DNA片段
后随链
脱氧核苷酸
碱基互补配对原则
子链（5'→3' ）
三、DNA复制的过程（P55）
6.特点：
边解旋变复制，半保留复制
真核生物：
DNA多起点、双向复制，可明显缩短复制时间，提高效率！
三、DNA复制的过程（P55）
7.结果：
+
①二条母链的碱基顺序是否相同？
②二条子链的碱基顺序是否相同？
③新合成的2个DNA碱基顺序是否相同？
不同，互补
相同
不同，互补
形成两个完全相同的DNA分子
三、DNA复制的过程（P55）
8. DNA能够精确复制的原因：
9.意义：将 从亲代传给子代，从而保持遗传信息的 。
①DNA分子独特的 结构，为复制提供了精确的模板；
② 原则，保证了复制能够准确地进行。
Q：DNA复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？
会出错，可能导致基因突变，引起生物体性状改变。
双螺旋
碱基互补配对
遗传信息
连续性
1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。
① DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。
（ ）
②在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成。 （ ）
课后习题


2.DNA的复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A.复制均在细胞核内进行
B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
课后习题
B
3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（ ）
A. 所有的大肠杆菌都含有15N
B. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D. 含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
C
亲代
第一代
第二代
第三代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
21个DNA
22个DNA
23个DNA
无论DNA复制n次，含有母链的DNA分子永远只有2条！
本节小结
DNA复制的推测
DNA复制实验证据
DNA复制
全保留复制
半保留复制
实验过程
实验结果
实验结论
基本条件
过程
特点
用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离
亲代：一条DNA带（底部）
第一代：一条DNA带（中间）
第二代：两条DNA带（中间、上部）
DNA复制是半保留复制
解旋
合成子链
复旋
模板
酶
能量
原料
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
边解旋边复制
解旋酶
DNA聚合酶
证明
参与
参与

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