2023学年完整公开课版DNA的复制（上课）

第三章基因的本质第3节DNA的复制知识回顾DNA怎样复制？需要哪些条件？复制的结果怎样？有什么特点？DNA分子化学组成的基本单位是什么？DNA双螺旋结构有什么特点？DNA分子复制的时间和场所？DNA采取什么样的形式进行复制呢？对DNA复制形式有哪些可能？最早提出的DNA复制模型有三种：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；2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；

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；复制一次复制一次复制一次沃森和克里克为何认为是半保留复制？复制一次半保留复制：亲代的两条链各进入一个子代DNA中半保留复制亲代子一代碱基互补配对如何证明到底是不是半保留复制？如果要你来设计实验证明，你认为最基本的思路是什么？把复制的链和原来的链分别做上标记，然后观察它在新DNA中出现的情况。DNA是肉眼看不到的如何才能分辨DNA？同位素（标记）示踪法。Meselson和Stahl的实验实验生物：大肠杆菌为何选用大肠杆菌？分裂快，约20分钟分裂一次。实验方法：同位素标记法用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌若干代，使大肠杆菌DNA带上15N标记，然后将标记的大肠杆菌转移到14N普通培养液中，不同时刻收集并提取DNA。即用15N标记母链，14N标记子链。为什么选用氮元素做标记？组成DNA的化学元素有：____________C、H、O、N、P理论上，这几种元素都可以用来做标记，为何科学家选用15N?C是许多生物大分子的骨架，碳源在被细胞利用后用于合成核苷酸的过程比较缓慢。若用H、O做标记，则代谢产物水也会有放射性，会导致整个溶液弥漫放射性，无法检测。一个核苷酸只含有1个P，用P标记效果不好。为什么用带放射性的N标记母链？在标记母链和子链时，科学家的做法是，先得到DNA标记上15N的大肠杆菌，然后以此为母链，得到子链进行观测。实验流程可否简化为：直接以“天然”的DNA链未做放射性标记的大肠杆菌为母链，在15N培养基上直接培养大肠杆菌，得到子代，提取子链DNA？培养液中含有15N,具有放射性，不适宜做检测。复制后的DNA如何分离？密度梯度离心使其发生分层(15N质量大于14N)。了解：一般将DNA溶于氯化铯浓盐液中离心。在强大离心力的作用下，产生了一个连续的CsCl浓度梯度.离心管底部溶液的密度最大,上部最小。而大分子物质的浮力密度如果与密度梯度中某一位置的CsCl相符,就会准确漂浮在这一位置。请预测离心后子链的位置以15N标记母链，14N标记子链，复制后代提取的DNA进行密度梯度离心。_____________的DNA分子位于最上层,_______________的DNA分子位于最下层，_________________________的DNA分子位于中层。14N//14N—DNA15N//14N—DNA15N//15N—DNA轻带中带重带双链都是14N双链都是15N一条链是15N，一条链是14N证明DNA半保留复制的实验过程及结果证明DNA半保留复制的实验过程及结果放入盛有氯化铯溶液的试管中离心处理轻链带（含14N）重链带（含15N）杂合链带（含14N和15N）轻链带（含14N）杂合链带（含14N和15N）实验分析离心处理后，为什么子一代DNA只有杂合链带？实验只做到这里能否证明DNA是半保留复制？子二代DNA出现了轻链带和杂合链带，说明了什么？在新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式又被称为DNA半保留复制。DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。实验证明：DNA复制需要什么样的条件呢？材料分析美国生物化学家首次在试管中人工合成了DNA，他将从大肠杆菌中提取的DNA聚合酶加入含有4种脱氧核苷酸的人工合成体系中，在适宜的温度和pH条件下培养，没有发生DNA的合成，当加入了少量噬菌体的单链DNA以及ATP后，再放在适宜的温度和pH条件下培养，发现其中DNA的含量增加。为什么在加入单链DNA之前没有DNA的合成

？加入的4种脱氧核苷酸的用途是什么？加入的ATP的作用是什么？大肠杆菌的DNA聚合酶起什么作用？归纳DNA复制需要哪些条件?没有模板原材料提供能量催化作用DNA复制的条件模板：

原料：

能量：

酶：

DNA的两条母链游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T）ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等

DNA体外复制时，反应体系不加DNA解旋酶，用的是三磷酸脱氧核糖核苷酸，体系没有添加ATP。这是为什么？体外采用高温使DNA解旋，若用解旋酶，会使合成的DNA一直处于解旋状态。三磷酸脱氧核糖核苷酸有2个高能磷酸键，水解能量可供DNA复制直接使用。DNA是如何复制的呢？DNA复制的过程DNA复制的过程示意图解旋酶催化（氢键断裂）解旋：模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）复制:以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）子链（新链）子代DNA:同时进行(边解旋边复制）组成DNA复制过程的思考请归纳DNA复制的特点。DNA解旋酶与DNA聚合酶分别作用什么化学键？①边解旋边复制②半保留复制复制特点：③多起点复制DNA解旋酶的作用主要是打开氢键，DNA聚合酶的作用主要是形成磷酸二酯键DNA复制有何意义？DNA为什么能准确复制？DNA复制后得到什么样的结果？DNA复制的生物学意义体现在哪里？①独特的双螺旋结构，为复制提供模板；②碱基互补配对原则，使复制准确无误。复制结束后，一个DNA分子就形成了2个完全相同的DNA分子。DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息的连续性。DNA复制的计算规律变通：亲代母链与子代DNA链数之比为：

；含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之比为：_____规律1：亲代DNA复制n代后，DNA分子数为＿，含亲代母链的DNA分子数为＿＿＿，不含亲代母链的DNA分子数为＿＿＿＿1/2n

2/2n2n2个2n－2规律2：亲代DNA分子经n次复制后,所需某种游离的脱氧核苷酸数为：[a:亲代DNA含有的某种碱基数，n:复制的次数]例如：一DNA片段水解消耗88分子水，得到多少脱氧核苷酸？规律3：碱基总数＝90R＝a(2n－1)失去H2