DNA分子的复制

1、.第3节 DNA的复制.1.1.概念：概念：2.2.时间：时间：是指以亲代是指以亲代DNADNA为模板，合成为模板，合成子代子代DNADNA的过程。的过程。细胞有丝分裂的间期、无丝细胞有丝分裂的间期、无丝分裂之前和减数第一次分裂分裂之前和减数第一次分裂的间期的间期3.3.场所：场所： 细胞核细胞核( (主要主要场所场所) ).最早提出的最早提出的DNADNA复制模型有三种复制模型有三种: :一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测1 1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；2 2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一

2、半是旧的；、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；3 3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的复制一次复制一次复复制制一一次次复制一次复制一次.沃森和克里克推测是半保留复制模型沃森和克里克推测是半保留复制模型2 2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？ 把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它在新在新DNADNA中出现的情况。中出现的情况。复制一次复制一次1 1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？、这些观

3、点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？只能用实验来证明。只能用实验来证明。.实验结论：实验结论：DNADNA的复制是以半保留的方式进行的的复制是以半保留的方式进行的二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据重带重带(下部下部)1515N/ N/ 15N中带中带(中间中间)1515N/ N/ 14N轻带轻带(上部上部)1414N/ N/ 14N中带中带(中间中间)1515N/ N/ 14N. 一个一个DNADNA分子复制分子复制几代后的情况如何？几代后的情况如何？ 因因DNADNA复制采用半保留的方式，复制采用半保留的方式，所以一个所以一个DNADNA分子经几代复制后的所分子

4、经几代复制后的所有有DNADNA中，只有两个中，只有两个DNADNA分子含有原分子含有原DNADNA链。但所有链。但所有DNADNA与原与原DNADNA所带的信所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）完全相息（脱氧核苷酸的排列序）完全相同。（变异除外）同。（变异除外） .三、三、DNADNA复制的过程复制的过程1.1.DNA分子复制的概念?2.2.DNA分子复制过程怎么进行?3.3.DNA分子复制过程需要哪些条件?4.4.DNA分子复制过程有何特点?5.5.DNA分子复制有何生物学意义?.4 4、DNADNA分子复制分子复制时需何条件？时需何条件？ 模板：亲代模板：亲代DNADNA的两条母链；的两条母

5、链； 原料：原料：4 4种脱氧核苷酸：种脱氧核苷酸： 能量：能量：ATP;ATP; 酶酶 ：DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。.5.DNA5.DNA分子复制的特点分子复制的特点: :边解旋边复制边解旋边复制半保留复制半保留复制. 6.DNA6.DNA准确复制的原因准确复制的原因? ? DNADNA具有独特的双螺旋结构，具有独特的双螺旋结构，能为能为复制提供模板复制提供模板。 碱基具有碱基具有互补配对互补配对的能力，的能力，能够使复制准确无误。能够使复制准确无误。.7 7、DNADNA分子的复制实质分子的复制实质( (意义意义) )？ DNA DNA通过复制，使遗传信息

6、从亲代传通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳性，给了子代，从而保证了物种的相对稳性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。延续。.根据半保留复制和碱基互补配对原则根据半保留复制和碱基互补配对原则与复制有关的碱基计算与复制有关的碱基计算一个一个DNA连续复制连续复制n次后，共有多少个次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？母链多少条？子链多少条？DNA分子数分子数=2n脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数=2n+1母链数母链数=子链数子链数=22n+1 2 解析：所用知识为解析：所用知识为“半

7、保留复制半保留复制”和和“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”，并图示，并图示分析。分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第一次复制连续第二次复制连续第二次复制连续第连续第n次复制次复制解：解：答：答：一个一个DNA连续复制连续复制n次后，共有次后，共有2n个个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链条脱氧核苷酸链，母链2条，条，子链子链2n+1 2条条.一个一个DNA的碱基的碱基A（T、G、C）占碱基总数的）占碱基总数的a%，碱基总数为，碱基总数为m，连续复制连续复制n次后，共需要次后，共需要G（C、

8、A、T）多少个？）多少个？因为因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，DNA复制复制n代后子链数代后子链数=2n+1 2 DNA连续复制连续复制n代后需要代后需要 鸟嘌呤鸟嘌呤=（2n+1 2 ）/2 m （1/2 a%） = m （2n 1）（1/2 a%）解析：先求出亲代解析：先求出亲代DNA中中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数）数等于亲代等于亲代DNA胞嘧啶（胞嘧啶（C）数，再求出）数，再求出DNA复制复制n代后子链数；最后求代后子链数；最后求出出DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数。代后需要鸟嘌呤数。解：解：所以所以G=C=m（1

9、/2 a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等，每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代于亲代DNA胞嘧啶数胞嘧啶数= m （1/2 a%）答：答：DNA连续复制连续复制n代后需要鸟嘌呤数是代后需要鸟嘌呤数是m （2n 1）（1/2 a%）。）。.课堂练习课堂练习 1 1、1 1个个DNADNA分子经过分子经过4 4次复制，形成次复制，形成1616个个DNADNA分子，其中含有最初分子，其中含有最初DNADNA分子长链的分子长链的DNADNA分子有分子有（ ） A. 2A. 2个个 B. 8B. 8个个 C. 16C. 16个个 D. 32D. 32个个 2 2、DNADNA分子的复制发生在细胞

10、有丝分裂的分子的复制发生在细胞有丝分裂的（ ） A A、分裂前期、分裂前期 B. B. 分裂中期分裂中期 C. C. 分裂后期分裂后期 D. D. 分裂间期分裂间期. 3 3、下列关于、下列关于DNADNA复制的说法，其中不正确的是（复制的说法，其中不正确的是（ ） A. DNAA. DNA复制过程中需要酶的催化复制过程中需要酶的催化 B. DNAB. DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供复制过程中需要的能量直接由糖类提供 C. DNA C. DNA 分子是边解旋复制的分子是边解旋复制的 D. DNA D. DNA 复制过程中两条母链均可作模板复制过程中两条母链均可作模板 4 4、以、以D

11、NADNA的一条链的一条链“A AT TC C”为模板，经复制为模板，经复制后的子链是（后的子链是（ ） A. “A. “T TA AG G” B. “B. “U UA AG G” C. “C. “T TA AC C” D. “D. “T TU UG G”. 5 5、由、由1515N N标记细菌的标记细菌的DNADNA，然后又，然后又将将1414N N来供给这种细菌，于是该细菌使来供给这种细菌，于是该细菌使用用1414N N来合成来合成DNADNA，假设细菌连续分裂，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们中含三次产生了八个新个体，它们中含1414N N链链的的DNA与与1 51 5N N链

12、的链的DNA比例是比例是（ ） A A、4 4：1 B1 B、2 2：1 1 C C、1 1：1 D1 D、3 3：1 1 A A.6 6、在氮源为、在氮源为1414N N的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其DNADNA分子均为分子均为1414N-DNAN-DNA（对照）；在氮源为（对照）；在氮源为1515N N的培养基上生长的大肠杆菌，的培养基上生长的大肠杆菌，其其DNADNA分子均为分子均为1515N-DNAN-DNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含1414N N的培养基上，再连续繁殖两代（的培养基上，再连续繁殖两代（I I和和IIII）

13、，用离心的方法），用离心的方法分离得到的结果如下表所示，请分析：分离得到的结果如下表所示，请分析： 对照对照亲代亲代I IIIII轻链轻链1414N-DNAN-DNA全轻链全轻链 1/21/2轻链轻链中链中链 全中链全中链1/21/2中链中链重链重链1515N-DNAN-DNA 全重链全重链 （1 1）由实验结果可以推出第一代（）由实验结果可以推出第一代（I I）细菌）细菌DNADNA分子中一条链分子中一条链是是 ，另一条链是，另一条链是 。（2 2）中链含有氮元素是）中链含有氮元素是 。（3 3）将第一代（）将第一代（I I）转移到含）转移到含1515N N的培养基上繁殖一代，将所得到的细菌

14、的培养基上繁殖一代，将所得到的细菌的的DNADNA用同样方法分离。那么得到的轻中重链情况是用同样方法分离。那么得到的轻中重链情况是 （4 4）上述实验表明）上述实验表明DNADNA分子复制的特点是分子复制的特点是 1515N N母链母链1414N N新链新链1515N N和和1414N N1/21/2中链，中链，1/21/2重链重链半保留复制半保留复制. 7 7下列关于下列关于DNADNA复制过程的正确顺序是复制过程的正确顺序是（ ） 互补碱基对之间氢键断裂互补碱基对之间氢键断裂 互补碱互补碱基对之间形成氢键基对之间形成氢键 DNADNA分子分子在解旋酶的作在解旋酶的作用下用下解旋解旋 以解旋

15、后的母链为模板进行碱以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对基互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋状子链与母链盘旋成双螺旋状结构结构 A.A. B. B. C. C. D. D.D D. 8 8DNADNA分子的双链在复制时解旋，这时下述分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（哪一对碱基从氢键连接处分开（ ） A AG G与与C C B BA A与与C C C CG G与与A A D DG G与与T TA A 9 9DNADNA复制的基本条件是（复制的基本条件是（ ） A A模板，原料，能量和酶模板，原料，能量和酶 B B模板，温度，能量和酶模板，温度，能量和酶 C C模板，原料，

16、温度和酶模板，原料，温度和酶 D D模板，原料，温度和能量模板，原料，温度和能量 A A.1010、DNADNA的复制是在细胞的的复制是在细胞的 分裂和分裂和 第一次第一次分裂前的分裂前的 期进行的。复制是指以期进行的。复制是指以 为模板为模板来合成来合成 的过程。复制特点是的过程。复制特点是 复制复制过程必需以过程必需以 为模板、为模板、 为原料、为原料、 提提供能量、供能量、 的催化等条件，的催化等条件， 为为DNADNA的复制提供精确的模板、并有的复制提供精确的模板、并有 能力保证复制能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代能够准确无误地完成。一个亲代DNADNA分子通过复制形成分子通过

17、复制形成了两个了两个 ，新形成的，新形成的DNADNA分子都是既分子都是既含一条含一条 链、又含一条链、又含一条 链，因此，称链，因此，称DNADNA的的复制为复制为“ ”。有丝有丝减数减数间间亲代亲代DNADNA分子分子子代子代DNADNA分子分子边解旋边复制边解旋边复制亲代亲代DNADNA分子每一条分子每一条链链脱氧核苷酸脱氧核苷酸ATPATP酶酶DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构碱基互补配对碱基互补配对结构完全相同的子代结构完全相同的子代DNADNA分子分子母母子子半保留复制半保留复制.第四节第四节 基因是有遗基因是有遗传效应的传效应的DNADNA片段片段.1条染色体条染色体1个个

18、DNA1条染色体条染色体2个个 DNADNA是染色体的组成成分是染色体的组成成分,染色体是染色体是DNA的载体的载体DNA与染色体的关系与染色体的关系.黄身黄身白眼白眼红宝石眼红宝石眼截翅截翅朱红眼朱红眼深红眼深红眼棒眼棒眼短硬毛短硬毛果蝇某一条染色体上的几果蝇某一条染色体上的几个基因个基因基因与染色体的关系基因与染色体的关系基因在染色体上，基因在染色体上，一条染色体上有多个基因一条染色体上有多个基因.阅读资料分析讨论：阅读资料分析讨论：v生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如不同，说明了什么？v你如何理解基因具有遗传效应？v请你从

19、DNA水平上给基因下一个定义。.资料分析资料分析v资料一： 大肠杆菌DNA碱基对：4.7106 基因碱基对：4.4106基因碱基总数基因碱基总数小于DNADNA碱基总数碱基总数.图图B B：正常光线（左）及紫外线：正常光线（左）及紫外线照射下（右）的照射下（右）的4 4只小鼠，其中只小鼠，其中3 3号小鼠为对照组，号小鼠为对照组，第第1 1、2 2、4 4号号小鼠转入了绿色荧光基因小鼠转入了绿色荧光基因图图A：发出：发出绿色荧光绿色荧光的海蜇的海蜇海蜇的海蜇的DNA分子上有一段长分子上有一段长度为度为5170个碱基对的片段个碱基对的片段绿色荧光基因绿色荧光基因资料二结论结论: :海蛰中的绿色荧

20、光基因海蛰中的绿色荧光基因在小鼠中表达在小鼠中表达.人类基因组计划测定的是人类基因组计划测定的是24条染色体（条染色体（22条常条常染色体染色体+X+Y）上）上DNA的碱基序列。其中，每条的碱基序列。其中，每条染色体上有一个染色体上有一个DNA分子，分子，24个个DNA分子大约分子大约有有31.6亿个碱基对亿个碱基对，共有，共有基因数约为基因数约为3万个万个，其，其中，中，构成基因的碱基数构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超占碱基总数的比例不超过过2%。资料三结论结论: :一个一个DNA上含有多个基因，上含有多个基因，基因是基因是DNA的片断。的片断。.进来科学研究发现进来科学研究发现, ,小

21、鼠体内小鼠体内HMGICHMGIC基因与肥基因与肥胖直接相关胖直接相关, ,具有具有HMGICHMGIC基因缺陷基因缺陷的实验鼠与的实验鼠与作为作为对照的小鼠对照的小鼠, ,吃同样多的高脂肪食物吃同样多的高脂肪食物, ,一一段时间后段时间后, ,对照组的小鼠变得十分肥胖对照组的小鼠变得十分肥胖, ,而实而实验鼠体重维持正常。验鼠体重维持正常。结论结论: :基因控制性状的表达基因控制性状的表达资料四.上述资料分析总结上述资料分析总结基因与基因与DNA的关系的关系v一个DNA分子中有许多基因；v每个基因都是特定的DNA片段，并有着特定的遗传效应。基因的定义：是有遗传效应的基因的定义：是有遗传效应的

22、DNA片段。片段。基因A基因B基因C含有含有3个基因的个基因的DNA片段的模式图片段的模式图遗传效应遗传效应:能复制能复制,传递和传递和表达性状表达性状的过程。的过程。.DNADNA分子为什么能储存大量的遗传信息？分子为什么能储存大量的遗传信息？.v探究思路 1、假设17个碱基对的脱氧核苷酸组成一个基因，那么17个碱基对可以排列出多少种基因？4 41717. 遗传信息遗传信息蕴藏在蕴藏在4 4种碱基的种碱基的排列顺序排列顺序中；指中；指基基因因的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸( (碱基对碱基对) )的的排列顺序排列顺序。 碱基排列顺序的碱基排列顺序的千变万化千变万化，构成了，构成了DNADNA分子分子

23、的的多样性多样性；而碱基的；而碱基的特定特定排列顺序，又构成了排列顺序，又构成了每个每个DNADNA分子的分子的特异性特异性； DNADNA分子的多样性与特异性分子的多样性与特异性是是生物多样性和生物多样性和特异性的物质基础特异性的物质基础。总结总结.染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因DNADNA染色体是染色体是DNADNA的载体的载体每个染色体上有每个染色体上有1 1个或个或2 2个个DNADNA基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段片段每个每个DNADNA分子上含有多个基因分子上含有多个基因是遗传物质的结是遗传物质的结构功能单位构功能单位是主要的遗传物质是主要的遗传物质

24、每个基因含有多个脱氧核苷酸每个基因含有多个脱氧核苷酸基因中脱氧核苷酸的排列基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息顺序代表遗传信息本节小结本节小结.课堂练习课堂练习1下列有关基因的说法正确的是（下列有关基因的说法正确的是（ ）A基因就是一段基因就是一段DNA分子分子B基因一定位于染色体上基因一定位于染色体上C基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段D不同基因上带有的遗传信息相同不同基因上带有的遗传信息相同.2 2将海蛰的绿色荧光蛋白基因转移到小鼠体内的将海蛰的绿色荧光蛋白基因转移到小鼠体内的DNADNA上，小鼠在紫外线的照射下，也能发出荧光，上，小鼠在紫外线的照射下，也能发出荧光，基因

25、能够转移成功的主要原因是基因能够转移成功的主要原因是_;_;当把绿色荧光蛋当把绿色荧光蛋白基因用技术手段切成两部分后，将其中的一部白基因用技术手段切成两部分后，将其中的一部分转移到小鼠体内，结果，小鼠在紫外线的照射分转移到小鼠体内，结果，小鼠在紫外线的照射下，不再发出荧光，该实验说明了下，不再发出荧光，该实验说明了_。构成基因的基本单位都是四种相同的脱氧核苷酸基因是控制生物性状的基本结构和功能的单位.某生物的某生物的体细胞体细胞有有1010对对同源染色体同源染色体, ,生殖细胞生殖细胞的的DNADNA约有约有7X107X109 9个个碱基对碱基对, ,如果每个基因平均含碱基如果每个基因平均含碱基1.4X101.4X104 4个个, ,回答回答: :平均每条染色体最多含有多少个基因平均每条染色体最多含有多少个基因? ?该生物的体细胞中该生物的体细胞中, ,全部全部DNADNA共有的碱基数目共有的碱基数目, ,脱氧脱氧核苷酸数目是多少核苷酸数