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(共32张PPT)
第三章 基因的本质
第3节 DNA的复制
问题探讨
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”
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.
《核酸的分子结构》论文节选
讨论
1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
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。
2.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。
课本P53
双链
解开
母链1
母链2
母链1
母链2
新合成的每个 DNA 分子中,都保留了原来 DNA 分子中的一条链,称为半保留复制。
一、对DNA复制的推测
（二）作出假说
假说1 ：半保留复制(沃森和克里克提出）
子链1
子链2
+
假说2 ：全保留复制
一、对DNA复制的推测
全保留复制
特点：子代DNA分子中一个全是新链，一个保留了原来DNA的两条链。
母链1
母链2
对DNA复制的推测
3.分散复制
亲代DNA双链被切成片段后合成，
然后子、母双链聚集成“杂合链”。
特点：新旧都有，随机组合
一、对DNA复制的推测
活动一：用红色线条表示亲代DNA的两条链（母链），用蓝色（或黑色)表示新合成的DNA子链，分别画出一个DNA分子按照半保留复制和全保留复制后得到的子一代和子二代DNA两条链的组成。
构建模型
亲代
子一代
子二代
半保留复制
全保留复制
DNA半保留复制的实验证据
课本P53
（繁殖快，20min一代）
DNA半保留复制的实验证据
课本P54
密度梯度离心法
DNA半保留复制的实验证据
密度
低
高
DNA半保留复制的实验证据
（1）获得15N标记的大肠杆菌DNA
15NH4Cl
繁殖若干代
15N/ 15N
-DNA
DNA半保留复制的实验证据
（2）将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，在进行离心，记录位置。
15N/ 15N
-DNA
14NH4Cl
分裂一次
提取DNA
离心
？
？
？
哪个位置
再分裂一次
提取DNA
离心
？
？
？
哪个位置
实验结果
亲代
第一代
第二代
15N/ 14N
15N/ 15N
15N/ 14N
14N/ 14N
重带
中带
1/2中带
1/2轻带
实验结论：
DNA复制是 复制。
半保留
实验验证
DNA半保留复制的实验证据
课本P54
半保留复制
全保留复制
分散复制
第二代
第一代
15N/14N
中带
15N/14N
中带
DNA半保留复制的实验证据
课本P54
DNA复制的过程
课本P55
1.DNA复制的概念是什么 时间？场所？
2.DNA复制过程需要哪些条件
3.简述DNA复制过程怎么进行
请同学们自主阅读教材P55-56，小组合作思考讨论完成问题。
1.概念：以 为模板合成 的过程。
2.时间： 。
3.场所：
①真核生物： （主要） 和 。
②原核生物： （主要），质粒。
③DNA病毒：
亲代DNA
子代DNA
细胞分裂前的间期
细胞核
线粒体
叶绿体
拟核
DNA复制的过程
活的宿主细胞内
（1）解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。
断开氢键
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
DNA复制的过程
课本P55
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'
A
A
G
T
A
T
ATP
ATP
DNA聚合酶
C
G
T
C
C
A
G
T
A
G
T
A
C
T
A
C
T
G
G
A
C
G
A
C
T
T
A
T
DNA复制的过程
课本P55
（2）合成子链
①模板：
解开的每一条母链
②原料：
游离的4种脱氧核苷酸
③能量：
细胞提供的能量
④酶：
DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）
**氢键的形成不需要酶的催化！！！
⑤原则：
碱基互补配对原则
⑥方向：
从子链的5′端向3′端延伸
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'
（3）重新螺旋
DNA复制的过程
每条新链和对应的模板链盘绕成双螺旋结构
DNA复制的过程
课本P56
DNA复制特点
半保留复制
多个复制起点
多起点复制提高了DNA复制的效率
复制泡大小不同的原因是复制时间有先后，复制泡大的复制开始的早。
TCTTGCTC
AGAACGAG
AGAACGAG
TCTTGCTC
AGAACGAG
TCTTGCTC
+
①2条母链碱基顺序是什么关系？
②2条子链碱基顺序是什么关系？
③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？
互补
互补
相同
DNA复制的结果：
形成两个完全相同的DNA分子
a d a b c d
DNA复制的结果
TCTTGCTC
AGAACGAG
AGAACGAG
TCTTGCTC
AGAACGAG
TCTTGCTC
+
DNA准确复制的原因
DNA复制的结果
课本P56
DNA复制的意义
原则 碱基互补配对
时间 细胞分裂前的间期
场所 真核：细胞核、线粒体、叶绿体
原核：拟核、细胞质（质粒）
条件 模板 亲代DNA的两条链
原料 4种游离的脱氧核苷酸
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶等
方向 从子链的5' 端向 3' 端延伸
特点 半保留复制；边解旋边复制；多起点复制
意义 保持了遗传信息的连续性
总结
专题：DNA复制的相关计算
复制1次
复制2次
复制n次
….
…….
15N
15N
1.DNA分子数
子代DNA分子数
含15N的DNA分子数
含14N的DNA分子数
只含15N的DNA分子数
只含14N的DNA分子数
2n个
2个
2n个
0个
2n-2个
无论DNA复制多少次，含母链的只有2条！
复制1次
复制2次
复制n次
….
…….
15N
15N
2.脱氧核苷酸链数
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数
子代含15N的脱氧核苷酸链数
子代含14N的脱氧核苷酸链数
2n+1条
2条
2n+1-2条
专题：DNA复制的相关计算
专题：DNA复制的相关计算
3.复制消耗脱氧核苷酸数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个。
1次
复制
2次
复制
n次
复制
3m
m (2n－1)
m
1次、2次...n次
复制1次
复制2次
复制n次
….
…….
15N
15N
m（ 2n-1）
（1）则经过n次复制共需要消耗
腺嘌呤脱氧核苷酸个数为：
（2）第n次复制需要消耗腺嘌呤脱氧
核苷酸个数为：
m（ 2n-2n-1）= m × 2n-1
若DNA分子含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则
复制1次
复制2次
复制n次
….
…….
15N
15N
有丝分裂中染色体标记问题
DNA复制与细胞中的染色体标记问题
取一个全部N被15N标记的DNA分子，
转移到含14N的培养基中培养(复制)2代
复制
.
.
分裂1次
复制
复制
.
.
.
.
分裂2次
分裂2次
培养一个细胞周期，
产生的子染色体都带有标记
培养2个细胞周期，产生的子染色体一半带有标记
减数分裂中染色体标记问题
将含有15N的DNA转至含14N标记培养液中培养
复制
.
.
.
.
减Ⅰ
.
.
.
.
减Ⅱ
减Ⅱ
减数分裂产生的子染色体都带有标记
DNA复制与细胞中的染色体标记问题

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