DNA的复制[共33页]

1、第三节 DNA的复制 1 思考：生物亲子代之间是通过遗传物思考：生物亲子代之间是通过遗传物 质传递遗传信息的，那么亲代的遗传质传递遗传信息的，那么亲代的遗传 物质如何物质如何“多出一份多出一份”来传递给子代？来传递给子代？ 2 思考？思考？你能从你能从DNA分子的双螺旋结构，设分子的双螺旋结构，设 想出想出DNA复制的方式可能有哪几种吗？复制的方式可能有哪几种吗？ 沃森和克里克在发表沃森和克里克在发表DNADNA分子双螺旋结构的那篇著分子双螺旋结构的那篇著 名短文的结尾处写道：名短文的结尾处写道： “在提出碱基特异性配对的看法后，我们立在提出碱基特异性配对的看法后，我们立 即又提出了遗传进行复

2、制的一种可能机理。即又提出了遗传进行复制的一种可能机理。” 3 复制一次复制一次 亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA 复制一次复制一次 复制一次复制一次 分散复制分散复制 （弥散复制）（弥散复制） 半保留复制半保留复制 全保留复制全保留复制 推测：推测： 4 一一. .对对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测 5 DNADNA是肉眼看不到的如何才能分辨是肉眼看不到的如何才能分辨DNADNA？ 实验的基本思路是什么？实验的基本思路是什么？ 实验是如何区分亲子代的实验是如何区分亲子代的DNADNA分子的？分子的？ 用密度梯度离心后用密度梯度离心后重带重带、中带中带、轻带轻带表表 示的示的

3、DNADNA分子的双链构成是怎样的？分子的双链构成是怎样的？ 在整个实验的亲代、子一代、子二代细在整个实验的亲代、子一代、子二代细 胞中提取的胞中提取的DNADNA离心的结果说明了什么？离心的结果说明了什么？ 【阅读与思考】【阅读与思考】P53 二二.DNA.DNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 6 怎样把不一样的怎样把不一样的DNADNA分开呢？分开呢？ N N想一想想一想 ：可以用什么同位素去标记可以用什么同位素去标记DNADNA？ 实验思路实验思路：科学家以含有科学家以含有15N标记的标记的NH4Cl培养液来培养液来 培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，获得含有培养大肠杆菌，让大

4、肠杆菌繁殖几代，获得含有 15N标记的 标记的DNA的大肠杆菌。然后，再将获得的大的大肠杆菌。然后，再将获得的大 肠杆菌转移到肠杆菌转移到14N的普通培养液中。在不同时刻收的普通培养液中。在不同时刻收 集大肠杆菌并提取集大肠杆菌并提取DNA，再将，再将DNA进行离心，记进行离心，记 录离心后试管中录离心后试管中DNA的位置。的位置。 7 转移到含转移到含14 14NH NH4 4ClCl的培养液中的培养液中 大肠杆菌在含大肠杆菌在含15 15NH NH4 4ClCl的培养液中生的培养液中生 长若干代长若干代 1515N/ N/15 15N N 1515N/ N/14 14N N 1414N/

5、N/14 14N N 1515N/ N/14 14N N 实验过程：实验过程： 重带重带(下部下部) 中带中带(中间中间) 轻带轻带(上部上部) 中带中带(中间中间) 亲代：亲代： 子一代：子一代： 子二代：子二代：8 亲亲 代代 第一代第一代 第二代第二代 第三代第三代 15N15N 类推第五代时在离心管中，上中下层的比例如何？类推第五代时在离心管中，上中下层的比例如何？ 9 讨论：若讨论：若DNA是以全保留方式复制的，请是以全保留方式复制的，请 画出亲代，第一，第二代画出亲代，第一，第二代DNA离心后在试离心后在试 管中的位置？管中的位置？ 实验结论实验结论: DNA的复制是以半保留的方式

6、进行的的复制是以半保留的方式进行的 10 11 变通：变通：亲代母链与子代亲代母链与子代DNADNA链数之比为：链数之比为： 含亲代母链的含亲代母链的DNADNA分子数与子代分子数与子代DNADNA分子数分子数 之比为：之比为： 规律规律1 1：亲代亲代DNADNA复制复制n n代后，代后，DNADNA分子分子 数为，含亲代母链的数为，含亲代母链的DNADNA分子数分子数 为，不含亲代母链的为，不含亲代母链的DNADNA分子数分子数 为为 1/2n 2/ 2n 2n 2个个 2n2 解释 【寻找规律寻找规律】 12 1、概念：、概念： 2、场所：、场所： 3、时期：、时期： 4、条件、条件 5

7、、复制过程：、复制过程： 6、复制特点、复制特点 7、准确复制原因、准确复制原因 8、复制的生物学意义：、复制的生物学意义： 是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DNADNA的过程的过程 真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、 原核生物：拟核原核生物：拟核 有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物）有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物） 无丝分裂之前无丝分裂之前 模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 酶酶 ： 亲代亲代DNADNA的两条母链；的两条母链； 4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸（A A、G G、C

8、 C、T T） ATP;ATP; DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。 13 模板模板 母链（旧链）母链（旧链） 子链（新链）子链（新链） 形成两个子代形成两个子代DNA: 组成组成 形成子链形成子链：以解开的：以解开的 每段链为模板，以游离每段链为模板，以游离 的脱氧核苷酸为原料的脱氧核苷酸为原料, , 在在DNADNA聚合酶作用下，聚合酶作用下， 按照碱基互补配对原则按照碱基互补配对原则， 合成与母链互补的子链。合成与母链互补的子链。 复制的过程复制的过程 解旋：解旋：利用细胞提供利用细胞提供 的能量，在的能量，在解旋酶解旋酶的作的作 用下，把两条螺旋的双用下，把两

9、条螺旋的双 链解开。链解开。 螺旋化：螺旋化：在酶的作在酶的作 用下，重新生成两个用下，重新生成两个 双螺旋结构的双螺旋结构的DNADNA分子分子 氢键断裂氢键断裂 以母链为以母链为 模板进行模板进行 碱基配对碱基配对 解旋酶解旋酶解旋解旋 同时进行同时进行(边解旋边复制）边解旋边复制） 14 15 复制过程复制过程: : 16 1、概念：、概念： 2、场所：、场所： 3、时期：、时期： 4、条件、条件 5、复制过程：、复制过程： 6、复制特点、复制特点 7、准确复制原因、准确复制原因 8、复制的生物学意义：、复制的生物学意义： 是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DN

10、ADNA的过程的过程 真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、 原核生物：拟核原核生物：拟核 有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物）有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物） 无丝分裂之前无丝分裂之前 模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 酶酶 ： 亲代亲代DNADNA的两条母链；的两条母链； 4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸（A A、G G、C C、T T） ATP;ATP; DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。 解旋解旋合成互补子链合成互补子链形成子代形成子代DNADNA 17 1、概念：、概念： 2、场

11、所：、场所： 3、时期：、时期： 4、条件、条件 5、复制过程：、复制过程： 6、复制特点、复制特点 7、准确复制原因、准确复制原因 8、复制的生物学意义：、复制的生物学意义： 是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DNADNA的过程的过程 真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、 原核生物：拟核原核生物：拟核 有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物）有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物） 无丝分裂之前无丝分裂之前 模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 酶酶 ： 亲代亲代DNADNA的两条母链；的两条母链；

12、 4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸（A A、G G、C C、T T） ATP;ATP; DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。 解旋解旋合成互补子链合成互补子链形成子代形成子代DNADNA 18 边解旋复制边解旋复制 半保留复制半保留复制 多起点复制多起点复制 19 1、概念：、概念： 2、场所：、场所： 3、时期：、时期： 4、条件、条件 5、复制过程：、复制过程： 6、复制特点、复制特点 7、准确复制原因、准确复制原因 8、复制的生物学意义：、复制的生物学意义： 是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DNADNA的过程的过程 真核生物：细胞核（主要

13、）、线粒体、叶绿体、真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、 原核生物：拟核原核生物：拟核 有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物）有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物） 无丝分裂之前无丝分裂之前 模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 酶酶 ： 亲代亲代DNADNA的两条母链；的两条母链； 4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸（A A、G G、C C、T T） ATP;ATP; DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。 解旋解旋合成互补子链合成互补子链形成子代形成子代DNADNA （1 1）边解旋边复制）边解旋边复制（2 2）半保留复制）半保留复制 20

14、7.准确复制原因：准确复制原因： DNADNA分子具有独特的分子具有独特的双螺旋结构双螺旋结构，为复制提供了精，为复制提供了精 确的模板；确的模板； 碱基遵循碱基遵循互补配对原则互补配对原则，使复制准确无误。，使复制准确无误。 9、复制的生物学意义：、复制的生物学意义： DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传递给分子通过复制，使遗传信息从亲代传递给 了子代，从而保持了遗传信息的连续性，保证了子代，从而保持了遗传信息的连续性，保证 了物种的相对稳定性。了物种的相对稳定性。 8 8：结果：结果 DNADNA复制复制1 1次，可以产生两个完全一样的次，可以产生两个完全一样的DNADNA分子，如果连续

15、分子，如果连续 复制复制n n次，则可以形成次，则可以形成2 2n n 个子代个子代DNADNA分子。分子。 21 规律规律2 2：亲代亲代DNADNA分子经分子经 n n 次复制后，次复制后， 所需某种游离的脱氧核苷酸数为：所需某种游离的脱氧核苷酸数为： R a (2 n1) 其中其中 a a 表示亲代表示亲代DNADNA含有的某种含有的某种 碱基数，碱基数，n n 表示复制的次数。表示复制的次数。 例如：一个例如：一个DNADNA分子片段，经水分解消耗分子片段，经水分解消耗8888个水个水 分子，得到多少个脱氧核苷酸？分子，得到多少个脱氧核苷酸？ 规律规律3 3：碱基总数失去碱基总数失去H

16、 H2 2O O数数2 2 90 【智慧眼智慧眼寻找规律寻找规律】 22 23 具有具有100个碱基对的个碱基对的1个个DNA分子片断，分子片断， 内含内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，个胸腺嘧啶，如果连续复制两次， 则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为 （ ）个。）个。180 某某DNA分子共含有含氮碱基分子共含有含氮碱基1400个，其中一个，其中一 条链上条链上A+T/C+G= 2:5，问该，问该DNA分子连续复制分子连续复制 2次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是 （ ）个。）个。600 24 图中一、二

17、、三表示图中一、二、三表示DNA复制的过程复制的过程 一表示一表示_，这一过程中，这一过程中，DNA 分子在分子在 的作用下，两条扭成螺旋的的作用下，两条扭成螺旋的 长链开始长链开始_。 二表示二表示 。每条。每条 母链在一些母链在一些_ _的作用下，链上的的作用下，链上的 碱基按照碱基按照_与周围环与周围环 境中游离的境中游离的_来配对来配对. 三表示三表示_。 解旋解旋 解旋酶解旋酶 以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对 解开解开 DNA聚合酶聚合酶 碱基互补配对原则碱基互补配对原则 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 形成两个新的形成两个新的DNA分子分子 练习练习 25 2DNA分子的半

18、保留复制方式使分子的半保留复制方式使 A分子结构具有相对稳定性分子结构具有相对稳定性 B能精确进行自我复制，保证亲代与子代之能精确进行自我复制，保证亲代与子代之 间的间的 连续性连续性 C能够精确地指导蛋白质合成能够精确地指导蛋白质合成 D产生可遗传变异的机会产生可遗传变异的机会 3一个双链一个双链DNA分子为第一代，经过分子为第一代，经过3次自我次自我 复制，在第四代复制，在第四代DNA分子中，共有分子中，共有 条长链条长链 有有 条第一代脱氧核苷酸的长链条第一代脱氧核苷酸的长链 A2 B4 C8 D16 A D B 课堂练习课堂练习 26 4下列关于下列关于DNA复制过程中，正确顺复制过程

19、中，正确顺 序是（序是（ ） 互补碱基对间氢键断裂互补碱基对间氢键断裂 互补碱基互补碱基 对之间形成氢键对之间形成氢键 DNA分子在解旋酶分子在解旋酶 作用下解旋作用下解旋 以母链为模板进行碱基以母链为模板进行碱基 互补配对互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋结子链与母链盘旋成双螺旋结 构构 A B C D C 课堂练习课堂练习 27 5、DNA的复制不可能发生在（的复制不可能发生在（ ） A、细胞核中、细胞核中 B、叶绿体中、叶绿体中 C、线粒体中、线粒体中 D、核糖体中、核糖体中 D 6、一条染色体含有一个双链、一条染色体含有一个双链DNA分子，经复制后，分子，经复制后， 一条染色单体含有一条

20、染色单体含有 （ ） A、两条双链、两条双链DNA分子分子 B、一条双链、一条双链DNA分子分子 C、一条单链、一条单链DNA分子分子 D、四条双链、四条双链DNA分子分子 B 课堂练习课堂练习 28 1、一个DNA分子中，有腺嘌呤1500个， 腺嘌呤与鸟嘌呤之比为3：1，则这个DNA分 子中脱氧核糖的分子数目为_个。 2、甲DNA分子的一条链上A+C/G+T=0.8， 乙DNA分子的一条链上 A+T/G+C = 1.25,那么 甲、乙DNA分子中互补链上相应的碱基比例分 别是_和_。 课堂训练：课堂训练： 4000 1.251.25 29 3、某DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和为 46%，该DNA一条链（a链）中腺嘌呤占 28%，a链的互补链（b链）中腺嘌呤占 该链全部碱基的百分比是_。 4、某DNA分子中含有 30%的腺嘌呤， 该DNA分子一条链上鸟嘌呤最多可占此 链碱基总数的_。 26% 40% 30 5. 某生物中嘌呤占某生物中嘌呤占58%，嘧啶占，嘧啶占42%，此，此 生物可能是生物可能是 A. 噬菌体噬菌体 B. 小麦小麦 C. TMV D. 任何生物任何生物 6. 某双链某双链DNA分子带有分