第三章第三节_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？第三节第三节 DNA的复制的复制AT、GC 一、科学家对一、科学家对DNADNA分子的复制作出了哪些推测分子的复制作出了哪些推测对对DNADNA分子复制的推测：分子复制的推测：1.1.半保留复制半保留复制2.2.全保留复制全保留复制新合成的每个新合成的每个DNADNA分子中，都保留了原来分子中，都保留了原来DNADNA分子中的一条链；也就是说，新的分子中的一条链；也就是说，新的DNADNA分子两分子两条链

2、中一条是母链，一条是新合成的子链。条链中一条是母链，一条是新合成的子链。新合成的两条子链结合成一个新新合成的两条子链结合成一个新DNADNA分子；分子；也就是说，复制后，亲代也就是说，复制后，亲代DNADNA分子不改变，新合分子不改变，新合成的子链组成一个新的成的子链组成一个新的DNADNA分子。分子。区分半保留还是全保留，区分半保留还是全保留，关键是要区分亲代和子关键是要区分亲代和子代代DNA分子分子二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据实验材料：实验材料：大肠杆菌大肠杆菌运用技术：运用技术：怎样把不一样的怎样把不一样的DNADNA分开呢？分开呢？ 密度梯度离心技术密度

3、梯度离心技术14N/14NDNA15N/14NDNA15N/15NDNA轻链轻链中链中链重链重链同位素示踪技术同位素示踪技术重带重带(下部下部)1515N/N/1515N N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N轻带轻带(上部上部)1414N/N/1414N N中带中带(中间中间)1515N /N /1414N N结论：结论：DNADNA的复制是半保留复制的复制是半保留复制半保留复制半保留复制新合成的每个新合成的每个DNADNA分子中，都保留了原分子中，都保留了原来来DNADNA分子中的一条链；也就是说，新的分子中的一条链；也就是说，新的DNADNA分子两条链中一条是母链，一条是新

4、合分子两条链中一条是母链，一条是新合成的子链。成的子链。三、DNA分子复制的过程解旋酶解旋酶催化（氢键断裂）催化（氢键断裂）解旋：解旋：模板模板（在（在DNADNA聚合酶聚合酶的催化下，利用的催化下，利用游离的游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸进行）进行）复制复制: 以母链为模板进行以母链为模板进行碱基配对碱基配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）子代子代DNA:同时进行同时进行(边解旋边复制边解旋边复制）组成组成亲亲 代代第一代第一代 第二代第二代第三代第三代15N15N无论无论DNA复制多少次，含有原来母链的复制多少次，含有原来母链的DNA分子永远只有两个分子永远只有两个 四、四、D

5、NADNA分子复制的过程及其特点分子复制的过程及其特点1. 1.场所：细胞核场所：细胞核( (主要主要) )、线粒体、叶绿体、线粒体、叶绿体2.2.时间：细胞分裂间期时间：细胞分裂间期( (有丝分裂、减数分裂有丝分裂、减数分裂) )3.3.条件条件:(1):(1)模板：亲代模板：亲代DNADNA的两条链的两条链 (2)(2)原料：脱氧核苷酸原料：脱氧核苷酸 (3)(3)能量：能量：ATPATP (4) (4)酶：解旋酶、酶：解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶 4.4.特点特点:(1):(1) 边解旋边复制边解旋边复制 (2)(2)多起点复制多起点复制 (3)(3)半保留复制半保留复制加快复制速度

6、，减加快复制速度，减少少DNADNA突变可能突变可能保证了复制的准确进行保证了复制的准确进行5.“5.“准确准确”复制的原理：复制的原理：（1 1）DNADNA分子独特的双螺旋结构，为复制分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；提供了精确的模板；（2 2）碱基互补配对原则，保证了复制能够）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。准确地进行。6.6.意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。遗传信息的连续性。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变通：变通：含亲代标记的脱氧核苷酸链占子代含亲代标记的脱氧核苷酸

7、链占子代DNADNA全部链数之比为：全部链数之比为： 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分子总分子总数之比为：数之比为：规律规律1 1：亲代亲代DNADNA复制复制n n代后，子代代后，子代DNADNA分子数为，含亲代母链的分子数为，含亲代母链的DNADNA分分子数为，不含亲代母链的子数为，不含亲代母链的DNADNA分分子数为子数为1/2n2/ 2n2n2个个2n2解释【寻找规律】例例：一个一个DNA分子连续复制分子连续复制4次，可得到几个次，可得到几个子代子代DNA？其中有几个？其中有几个DNA分子含有原来分子含有原来的的DNA链？链？16个个2个个规律

8、规律2 2：已知某已知某DNADNA分子中含某种脱氧核苷酸分子中含某种脱氧核苷酸的数目为的数目为a a，该，该DNADNA分子经过分子经过 n n 次复制，所需次复制，所需该种游离的脱氧核苷酸数目为：该种游离的脱氧核苷酸数目为： 第第n次复制所需的次复制所需的脱氧核苷酸数目为脱氧核苷酸数目为a (2n1) a 2n-1共需要共需要C碱基数为碱基数为 。每个每个DNA分子中含分子中含C= 。例：例：一个一个DNADNA分子中有碱基分子中有碱基A2020个，个，占全部碱基的占全部碱基的20%20%，若，若DNADNA连续复连续复制制2 2次，需要碱基次，需要碱基C的数目为的数目为( )A、20个

9、B、30个 C、90个 D、120个答案：答案：C复制复制2次增加了次增加了 个个DNA分子分子30个3330=90个例：例：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 例：例：某某DNA分子共含有含氮碱基分子共含有含氮碱基1400个，个，其中一条链上其中一条链上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次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（氧核苷酸的

10、数目是（ ）个。）个。6001下列关于下列关于DNA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 互补碱基对之间形成互补碱基对之间形成氢键氢键 DNA分子在解旋酶的作用下解旋分子在解旋酶的作用下解旋 以解旋以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对后的母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘子链与母链盘 旋成双螺旋状结构旋成双螺旋状结构 A. B. C. D.D课堂练习2、将、将 15N标记的标记的DNA分子放在分子放在 14N 的培养基上培养，的培养基上培养， 经过经过3次复制，在所形成的子代次复制，在所形成的子代 DNA中，含中，含15N 的的DNA

11、占总数是（占总数是（ ）A1/16Bl8C14D12C3 3、下列关于、下列关于DNADNA复制的说法，其中不正确的（复制的说法，其中不正确的（ ）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DNADNA的一条链的一条链“A AT TC C”为模板，经复制后为模板，经复制后的子链是（的子链是（ ）A. “A. “T TA

12、 AG G” ” B. “B. “U UA AG G”C. “C. “T TA AC C” ” D. “D. “T TU UG G”BA子一代子一代子二代子二代亲代亲代子三代子三代5 5、DNADNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（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6、DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱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（基从氢键连接处分开（ ） AG与与C BA与与C CG与与A DG与与TDA7、DNA复制的基本条件是（复制的基本条件是（ ）

13、 A模板，原料，能量和酶模板，原料，能量和酶 B模板，温度，能量和酶模板，温度，能量和酶 C模板，原料，温度和酶模板，原料，温度和酶 D模板，原料，温度和能量模板，原料，温度和能量 A、G0、G1、G2三代三代DNADNA离心后离心后的试管分别是图中的：的试管分别是图中的：G0 、G1 、G2 。AB、G2代在代在、三条带中三条带中DNA数的比例数的比例是是 。、图中、图中 、 两条带中两条带中DNA分子所含的同位素分子所含的同位素磷分别是：磷分别是： ， 。、上述实验结果证明了、上述实验结果证明了DNADNA的复制方式的复制方式是是 。0:1:131P 31P 和和 32P半保留复制半保留复

14、制8、将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到Gl、G2代细胞。再从G0、Gl、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如下图。D9、DNA的复制是在细胞的的复制是在细胞的 分裂和分裂和 第一次分裂第一次分裂前的前的 期进行的。复制是指以期进行的。复制是指以 为模板来为模板来合成合成 的过程。复制特点是的过程。复制特点是 和和 。复制过程必需以。复制过程必需以 为为模板、模板、 为原料、为原料、 提供能量、提供能量、 的的催化等条件，催化等条件， 为为DNA的复制

15、提供精确的模板、的复制提供精确的模板、并有并有 能力保证复制能够准确无误地完成。能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代一个亲代DNA分子通过复制形成了两分子通过复制形成了两个个 ，新形成的，新形成的DNA分子分子都是既含一条都是既含一条 链、又含一条链、又含一条 链，因此，称链，因此，称DNA的复制为的复制为“ ”。有丝有丝减数减数间间亲代亲代DNA分子分子子代子代DNA分子分子边解旋边复制边解旋边复制亲代亲代DNA分子一条链分子一条链脱氧核苷酸脱氧核苷酸ATP酶酶DNA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DNA分子分子母母子子半保留复制半

16、保留复制半保留复制半保留复制一、对一、对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测2、半保留复制半保留复制：形成的：形成的 分子一半是新合成的，分子一半是新合成的， 另一半是亲代的；另一半是亲代的；复制一次复制一次1、全保留复制全保留复制：新复制：新复制 出的分子直接形成，出的分子直接形成，完完 全没有亲代；全没有亲代；复制一次复制一次具有代表性的具有代表性的DNADNA复制模型有：复制模型有：对对DNADNA分子复制的推测分子复制的推测 半半保留复制保留复制全全保留复制保留复制区分亲代区分亲代和子代的和子代的DNADNA1、按照半保留复制的原理请大家思考按照半保留复制的原理请大家思考:右右边的

17、亲代边的亲代DNA复制一次和复制二次后复制一次和复制二次后,其其子代子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）示新形成的链）请同学思考下列问题：请同学思考下列问题：2、要用实验来验证这一结论，我们需要对要用实验来验证这一结论，我们需要对旧链和新链进行区分。结合第一节的知识，旧链和新链进行区分。结合第一节的知识，想一想我们怎样区分他们？想一想我们怎样区分他们？3、用哪种同位素进行标记最好？用哪种同位素进行标记最好？4、如果亲代的如果亲代的DNA两条链用两条链用15N来标记，然后放在来标记，然后放在14N中复制则中复制则亲代，子一代、子二代分别含哪种元素？亲代

18、，子一代、子二代分别含哪种元素？5、DNA虽然被标记，可在子代中新旧链是混在一起的，不易分虽然被标记，可在子代中新旧链是混在一起的，不易分离，怎么解决这一问题？离，怎么解决这一问题？6、如果离心，则亲代、子一代、子二代会怎么分布？如果离心，则亲代、子一代、子二代会怎么分布？重带重带(下部下部)1515N/N/1515N N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N轻带轻带(上部上部)1414N/N/1414N N中带中带(中间中间)1515N/N/1414N N子一代子一代子二代子二代亲亲 代代转移到含转移到含14NH4Cl的培养液中的培养液中大肠杆菌在含大肠杆菌在含15NH4Cl的培养的培养液中生长若干代液中生长若干代15N/14N DNA14N/14N DNA15N/14N DNA15N/15N DNA15N14N15N14N大肠杆菌在含大肠杆菌在含15NH4Cl的培的培养液中生长若干代养液中生长若干代转移到含转移到含14NH4Cl的培养液中的培养液中DNADNA的位置会的位置会出现在哪？出现在哪？DNADNA的位的位置会出现置会出现在哪？在哪？DNADNA的位的位置会出现置会出现在哪？在哪？半保留复制半保留复制全保留复制全保留复制转移到含转