資源簡介

(共27張PPT)
第3節(jié) DNA的復(fù)制
學(xué)習(xí)目標(biāo)
運(yùn)用假說—演繹法探究DNA的復(fù)制方式。
理解DNA的準(zhǔn)確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定傳遞的基礎(chǔ)。
概述DNA通過半保留的方式進(jìn)行復(fù)制。
無論細(xì)胞有絲分裂還是減數(shù)分裂，都要經(jīng)歷一個較長的細(xì)胞分裂間期。細(xì)胞在分裂間期主要有什么變化？
DNA分子是怎樣進(jìn)行復(fù)制的呢
沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著作短文的結(jié)尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制”
1.堿基互補(bǔ)配對原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？
in the following communications. We were not a ware of the details of the results presonted there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chenical arguments.
It has not escoped our notice that the spscific pairing we have postulated immedintely suggests apossible copying mechanism for the genetis 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.
《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選
提出問題
一、問題探討----提出問題
1、半保留復(fù)制
（1）提出者：
沃森和克里克
（2）假說內(nèi)容：
DNA復(fù)制時，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。
二、對DNA復(fù)制的推測----作出假說
（3）特點(diǎn)：
新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中一條鏈。
2、全保留復(fù)制
DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。
1、半保留復(fù)制
新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中一條鏈。
？
一模一樣，一新一舊
一全新，一全舊
二、對DNA復(fù)制的推測----作出假說
要通過實(shí)驗(yàn)“探究DNA復(fù)制是哪種方式？”，關(guān)鍵思路是什么？
如何做區(qū)分 ？ 又如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察呢 ？
關(guān)鍵思路：區(qū)分親代和子代的DNA，標(biāo)記親代DNA鏈，然后觀察它們在子代DNA中如何分布。
三、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
閱讀課本內(nèi)容53—54頁，思考下列問題（2min）：
1.實(shí)驗(yàn)材料選用了什么？
2.運(yùn)用了什么技術(shù)方法？
同位素標(biāo)記技術(shù)
3.使用了什么同位素去標(biāo)記DNA？原理是？
4.使用了哪種技術(shù)把不一樣的DNA分開？
密度梯度離心技術(shù)
1958年，美國生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾，設(shè)計(jì)了一個巧妙的實(shí)驗(yàn)。
三、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
大腸桿菌
15N和14N是氮元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
不具有放射性
重帶
中帶
輕帶
15N
14N
15N
15N
14N
14N
同位素標(biāo)記技術(shù)(N)、密度梯度離心技術(shù)
含15N的DNA比含14N的DNA密度大
親 代
子一代
子二代
細(xì)胞再分裂一次
轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中
細(xì)胞分裂一次
提取DNA離心
提取DNA離心
提取DNA離心
大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長若干代
？
？
？
實(shí)驗(yàn)過程：
思考.討論：如果親代DNA含15N，放在含14N的環(huán)境中培養(yǎng)，復(fù)制后得到的子一代DNA和子二代DNA分別含15N、14N的情況是怎樣的 （請同學(xué)們繪圖表示）
（一）實(shí)驗(yàn)預(yù)期—演繹推理：
假說1：半保留復(fù)制：新合成的每個DNA分子中，都保留了
原來DNA分子中一條鏈。
假說2：全保留復(fù)制：DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代
DNA的雙鏈都是新合成的。
親 代
第一代
第二代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
1.假如DNA復(fù)制是半保留復(fù)制,實(shí)驗(yàn)的預(yù)期會是怎樣的？
重帶
中帶
輕帶
中帶
（一）實(shí)驗(yàn)預(yù)期—演繹推理：
親 代
第一代
第二代
15N
15N
15N
14N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
2.假如DNA復(fù)制是全保留復(fù)制,實(shí)驗(yàn)的預(yù)期會是怎樣的？
重帶
重帶
輕帶
1/4重帶
3/4輕帶
（一）實(shí)驗(yàn)預(yù)期—演繹推理：
排除DNA的全保留復(fù)制方式！
DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制！
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
（二）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論：
親 代
子一代
子二代
細(xì)胞再分裂一次
轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中
細(xì)胞分裂一次
提取DNA離心
提取DNA離心
提取DNA離心
含15NH4Cl的培養(yǎng)液中
結(jié)論：
親代大腸桿菌的DNA經(jīng)離心處理后，試管中只出現(xiàn)了一條DNA帶，位置靠近試管的底部，說明其密度最大，是15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA( 15N/15N-DNA )。
將轉(zhuǎn)移培養(yǎng)后第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中也只有一條帶，但位置居中，說明其密度居中，是只有一條單鏈被15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA( 15N/14N-DNA)。
將第二代細(xì)菌的DNA離心后，試管中出現(xiàn)兩條帶，一條帶位置居中，為15N/14N-DNA,另一條帶的位置更靠上， 說明其密度最小，是兩條單鏈都沒有被15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA(14N/14N-DNA )。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果與半保留復(fù)制的預(yù)期結(jié)果相符
作出假說
演繹推理
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
2、推測可能的復(fù)制方式
3、推理、探究幾種復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測可能實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5、結(jié)論：DNA復(fù)制是半保留復(fù)制
1、DNA是如何復(fù)制的
提出問題
半保留復(fù)制
全保留復(fù)制
假說—演繹法
DNA復(fù)制方式的探究歷程
4、證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)
得出結(jié)論
1. DNA復(fù)制的起始點(diǎn)是什么？
A. 復(fù)制起始點(diǎn)
B. 復(fù)制終止點(diǎn)
C. 復(fù)制增強(qiáng)點(diǎn)
D. 復(fù)制抑制點(diǎn)
解析：正確答案是A。DNA復(fù)制的起始點(diǎn)是特定的DNA序列，稱為復(fù)制起始點(diǎn)（origin of replication），在復(fù)制起始點(diǎn)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)被解開，形成復(fù)制叉。
2. DNA復(fù)制的半保留機(jī)制意味著什么？
A. 每個新合成的DNA分子都包含兩條新合成的鏈
B. 每個新合成的DNA分子都包含一條原始鏈和一條新合成的鏈
C. 每個新合成的DNA分子都包含兩條原始鏈
D. 每個新合成的DNA分子都包含兩條互補(bǔ)鏈
解析：正確答案是B。DNA復(fù)制的半保留機(jī)制意味著每個新合成的DNA分子都包含一條原始鏈和一條新合成的鏈，這是DNA復(fù)制過程中的一個重要特點(diǎn)。
3. 在DNA復(fù)制過程中，哪些酶類參與了復(fù)制？
A. DNA解旋酶和DNA聚合酶
B. DNA聚合酶和DNA連接酶
C. DNA解旋酶、DNA聚合酶和DNA連接酶
D. DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶和DNA修復(fù)酶
解析：正確答案是D。在DNA復(fù)制過程中，DNA解旋酶負(fù)責(zé)解開雙螺旋結(jié)構(gòu)，DNA聚合酶負(fù)責(zé)合成新的DNA鏈，DNA連接酶負(fù)責(zé)連接DNA片段，DNA修復(fù)酶負(fù)責(zé)修復(fù)復(fù)制過程中的錯誤。
4. DNA復(fù)制的方向是如何確定的？
A. 由DNA聚合酶的工作方式?jīng)Q定
B. 由DNA解旋酶的工作方式?jīng)Q定
C. 由DNA連接酶的工作方式?jīng)Q定
D. 由DNA修復(fù)酶的工作方式?jīng)Q定
解析：正確答案是A。DNA復(fù)制的方向是由DNA聚合酶的工作方式?jīng)Q定的，DNA聚合酶只能從5’端向3’端合成DNA鏈。
5. DNA復(fù)制的終止是如何發(fā)生的？
A. 當(dāng)復(fù)制叉相遇時
B. 當(dāng)復(fù)制起始點(diǎn)相遇時
C. 當(dāng)復(fù)制增強(qiáng)點(diǎn)相遇時
D. 當(dāng)復(fù)制抑制點(diǎn)相遇時
解析：正確答案是A。DNA復(fù)制的終止發(fā)生在復(fù)制叉相遇時，當(dāng)兩條DNA鏈的復(fù)制叉相遇并合成完成，復(fù)制過程就會終止。
5. DNA復(fù)制的終止是如何發(fā)生的？
A. 當(dāng)復(fù)制叉相遇時
B. 當(dāng)復(fù)制起始點(diǎn)相遇時
C. 當(dāng)復(fù)制增強(qiáng)點(diǎn)相遇時
D. 當(dāng)復(fù)制抑制點(diǎn)相遇時
解析：正確答案是A。DNA復(fù)制的終止發(fā)生在復(fù)制叉相遇時，當(dāng)兩條DNA鏈的復(fù)制叉相遇并合成完成，復(fù)制過程就會終止。
6. DNA復(fù)制過程中，前導(dǎo)鏈和滯后鏈的合成有何不同？
A. 前導(dǎo)鏈連續(xù)合成，滯后鏈不連續(xù)合成
B. 前導(dǎo)鏈不連續(xù)合成，滯后鏈連續(xù)合成
C. 前導(dǎo)鏈和滯后鏈都連續(xù)合成
D. 前導(dǎo)鏈和滯后鏈都不連續(xù)合成
解析：正確答案是A。在DNA復(fù)制過程中，前導(dǎo)鏈可以連續(xù)合成，因?yàn)樗暮铣煞较蚺c復(fù)制叉的移動方向相同。而滯后鏈則需要通過形成岡崎片段來不連續(xù)合成，因?yàn)槠浜铣煞较蚺c復(fù)制叉的移動方向相反。
7. DNA復(fù)制過程中，岡崎片段是如何形成的？
A. 通過DNA聚合酶的連續(xù)合成
B. 通過DNA聚合酶的不連續(xù)合成
C. 通過DNA解旋酶的連續(xù)合成
D. 通過DNA連接酶的連續(xù)合成
解析：正確答案是B。在DNA復(fù)制過程中，滯后鏈的合成需要通過形成岡崎片段來實(shí)現(xiàn)，這是由于DNA聚合酶只能從5’端向3’端合成DNA鏈，因此滯后鏈的合成是分段進(jìn)行的，這些片段最終由DNA連接酶連接起來。
8. DNA復(fù)制過程中，DNA連接酶的作用是什么？
A. 連接前導(dǎo)鏈和滯后鏈
B. 連接岡崎片段
C. 連接DNA雙螺旋的兩條鏈
D. 連接DNA解旋酶和DNA聚合酶
解析：正確答案是B。DNA連接酶在DNA復(fù)制過程中的作用是連接滯后鏈合成過程中形成的岡崎片段，使滯后鏈成為一個完整的DNA鏈。
9. DNA復(fù)制過程中，DNA修復(fù)酶的作用是什么？
A. 修復(fù)復(fù)制過程中的錯誤
B. 修復(fù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)
C. 修復(fù)DNA聚合酶的錯誤
D. 修復(fù)DNA解旋酶的錯誤
解析：正確答案是A。DNA修復(fù)酶在DNA復(fù)制過程中的作用是修復(fù)復(fù)制過程中可能發(fā)生的錯誤，確保遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞。
10. DNA復(fù)制過程中，DNA解旋酶的作用是什么？
A. 合成新的DNA鏈
B. 連接DNA片段
C. 修復(fù)復(fù)制過程中的錯誤
D. 解開DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)
解析：正確答案是D。DNA解旋酶在DNA復(fù)制過程中的作用是解開DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，為DNA聚合酶的合成工作提供模板。

展開更多......

收起↑