資源簡介

(共33張PPT)
3.3
DNA的復(fù)制
復(fù)習(xí)
DNA的基礎(chǔ)知識(shí)
①DNA復(fù)制的時(shí)期？
②DNA復(fù)制的結(jié)果？
③DNA是怎樣進(jìn)行復(fù)制的？
分裂前的間期
DNA數(shù)目的翻倍
提出問題
一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)（P53）
1.沃森和克里克提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說：
①DNA復(fù)制，DNA雙螺旋 ，互補(bǔ)的堿基之間的 斷裂。
②解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的 ，游離的脫氧核苷酸根據(jù) 原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。
③新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式稱作 。
解開
氫鍵
模板
堿基互補(bǔ)配對(duì)
半保留復(fù)制
特點(diǎn)：一模一樣
一新一舊
作出假說
一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)（P53）
2.其他觀點(diǎn)——全保留復(fù)制、分散復(fù)制
①全保留復(fù)制：
以兩條母鏈為模板合成兩條DNA子鏈，子代DNA中母鏈重新結(jié)合，兩條子鏈彼此結(jié)合成另一個(gè)子代DNA分子。
②分散/彌散復(fù)制：
親代DNA雙鏈被切成片段，分散在新合成的子代DNA雙鏈中。
Q：區(qū)分親代與子代的DNA？
閱讀課本P53-54，思考與討論：
①如何跟蹤研究看不見的DNA（區(qū)分母鏈和子鏈）？
②該實(shí)驗(yàn)用什么元素做標(biāo)記？還可以用其他元素？
③如何區(qū)分質(zhì)量不同的DNA？
同位素標(biāo)記法
15N和14N（核酸中N原子數(shù)最少，最容易完全標(biāo)記，可防止因出現(xiàn)部分標(biāo)記產(chǎn)物而干擾結(jié)果，CHO原子數(shù)太多，需要更長時(shí)間才能達(dá)到完全標(biāo)記）
密度梯度離心技術(shù)（含15N的DNA比含14N的DNA密度大；利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分不同N元素的DNA分子）
Q：能不能通過檢測(cè)放射性來區(qū)分開？
梅塞爾森
斯塔爾
1958年
大腸桿菌
同位素標(biāo)記技術(shù)
密度梯度離心技術(shù)
+
（選材優(yōu)點(diǎn)：20min繁殖一代，DNA裸露，易操作）
二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（P53）
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
14N/14N—DNA
重密度帶
中密度帶
低密度帶
Q：如何讓DNA被15N或14N標(biāo)記上？
1.實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記技術(shù)+密度梯度離心技術(shù)
二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（P53）
演繹推理
①用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖若干代中生長若干代。
②將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中，在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA，進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。
得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標(biāo)記的（親代）。
15N/ 15N
—DNA
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA
離心
提取DNA
離心
2.實(shí)驗(yàn)步驟：
二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（P53）
演繹推理
①全保留復(fù)制：
P：
F1：
F2：
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
高密度帶
高密度帶
低密度帶
高密度帶
低密度帶
15N
15N
15N
15N
14N
14N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（P53）
演繹推理
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
高密度帶
中密度帶
低密度帶
中密度帶
P：
F1：
F2：
15N
15N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
②半保留復(fù)制：
二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（P53）
演繹推理
③分散復(fù)制：
P：
F1：
F2：
細(xì)胞再 分裂一次
15N
15N
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
高密度帶
中密度帶
15N
14N
15N
14N
中密度帶
二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（P53）
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
子二代：中帶:輕帶=1:1
15N/15N-DNA
親代：重帶
15N/14N-DNA
子一代：中帶
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
×排除全保留復(fù)制
×排除分散復(fù)制
得出結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制！
總結(jié)歸納
①實(shí)驗(yàn)者：
②實(shí)驗(yàn)材料：
③實(shí)驗(yàn)方法：
④實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
⑤研究方法：
同位素標(biāo)記技術(shù)、密度梯度離心技術(shù)
DNA是半保留復(fù)制
梅塞爾森、斯塔爾
大腸桿菌
假說演繹法
同位素標(biāo)記法：
①DNA半保留復(fù)制：15N、14N標(biāo)記DNA分子。
②赫爾希、蔡斯“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”：35S、32P。
③分泌蛋白的合成與分泌過程：3H標(biāo)記氨基酸。
④卡爾文用14C標(biāo)記CO2，研究出碳原子在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑，即CO2 → C3 →有機(jī)物。
⑤魯賓和卡門用18O標(biāo)記水和二氧化碳，證明光合作用所釋放的氧氣全部來自于水。
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
閱讀課本P55-56，思考與討論：
①DNA復(fù)制的概念是什么？
②DNA復(fù)制的時(shí)間及場(chǎng)所是什么？
③DNA復(fù)制過程需要哪些條件？
④DNA復(fù)制過程怎么進(jìn)行？
⑤DNA復(fù)制的意義？
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。
真核生物：細(xì)胞核（主要）、葉綠體、線粒體
原核生物：擬核、細(xì)胞質(zhì)（質(zhì)粒）
1.概念：
2.時(shí)間：
3.場(chǎng)所
以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
4.過程—①解旋：在ATP的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
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A
3'
5'
C
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A
3'
5'
ATP
解旋酶
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
4.過程—②合成子鏈：在DNA聚合酶催化下單個(gè)的脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸鏈。
C
C
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T
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A
C
G
G
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G
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G
C
T
T
形成氫鍵
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
4.過程—②合成子鏈：在DNA聚合酶催化下單個(gè)的脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸鏈。
C
C
G
T
A
G
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A
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G
G
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3'
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A
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T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
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G
A
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C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
形成磷酸二酯鍵
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
4.過程—③螺旋化：每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
C
C
G
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A
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5'
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A
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C
C
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G
C
C
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A
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3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
新合成的子鏈
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA解旋酶
游離的脫氧核苷酸
（斷裂氫鍵）
（形成磷酸二酯鍵）
Q：子鏈合成方向？
子鏈按5'端→3'端的方向進(jìn)行延伸！
氫鍵的形成不需要酶；磷酸二酯鍵的形成需要DNA聚合酶的催化。
由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA鏈，因此兩條親代DNA鏈作為模板聚合子代DNA鏈時(shí)的方式是不同的。以3'→5'方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在聚合時(shí)基本上是連續(xù)進(jìn)行的（前導(dǎo)鏈）。而以5'→3'方向的親代DNA鏈為模板的子代鏈在聚合時(shí)則是不連續(xù)的（滯后鏈）。
DNA連接酶
注：兩條子鏈的合成方向是相同的！
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
5.條件：
①模板：
②能量：
③原料：
④原則：
⑤方向：
⑥酶
解旋酶
親代DNA的兩條鏈
ATP
4種脫氧核苷酸
5'
3'
3'
5'
DNA聚合酶
5'
3'
前導(dǎo)鏈
5'
3'
岡崎片段
DNA連接酶
DNA聚合酶連接：
DNA連接酶連接：
DNA片段
后隨鏈
脫氧核苷酸
堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
子鏈（5'→3' ）
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
6.特點(diǎn)：
邊解旋變復(fù)制，半保留復(fù)制
真核生物：
DNA多起點(diǎn)、雙向復(fù)制，可明顯縮短復(fù)制時(shí)間，提高效率！
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
7.結(jié)果：
+
①二條母鏈的堿基順序是否相同？
②二條子鏈的堿基順序是否相同？
③新合成的2個(gè)DNA堿基順序是否相同？
不同，互補(bǔ)
相同
不同，互補(bǔ)
形成兩個(gè)完全相同的DNA分子
三、DNA復(fù)制的過程（P55）
8. DNA能夠精確復(fù)制的原因：
9.意義：將 從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的 。
①DNA分子獨(dú)特的 結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；
② 原則，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。
Q：DNA復(fù)制會(huì)百分之百準(zhǔn)確嗎？如果復(fù)制出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能會(huì)產(chǎn)生什么影響？
會(huì)出錯(cuò)，可能導(dǎo)致基因突變，引起生物體性狀改變。
雙螺旋
堿基互補(bǔ)配對(duì)
遺傳信息
連續(xù)性
1.DNA復(fù)制是在為細(xì)胞分裂進(jìn)行必要的物質(zhì)準(zhǔn)備。據(jù)此判斷下列相關(guān)表述是否正確。
① DNA復(fù)制與染色體復(fù)制是分別獨(dú)立進(jìn)行的。
（ ）
②在細(xì)胞有絲分裂的中期，每條染色體是由兩條染色單體組成的，所以DNA的復(fù)制也是在這個(gè)時(shí)期完成。 （ ）
課后習(xí)題


2.DNA的復(fù)制保證了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是（ ）
A.復(fù)制均在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行
B.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性
C.1個(gè)DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生4個(gè)DNA分子
D.游離的脫氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子鏈
課后習(xí)題
B
3.將DNA雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其分裂3次，下列敘述正確的是（ ）
A. 所有的大腸桿菌都含有15N
B. 含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2
C. 含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4
D. 含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8
C
親代
第一代
第二代
第三代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
21個(gè)DNA
22個(gè)DNA
23個(gè)DNA
無論DNA復(fù)制n次，含有母鏈的DNA分子永遠(yuǎn)只有2條！
本節(jié)小結(jié)
DNA復(fù)制的推測(cè)
DNA復(fù)制實(shí)驗(yàn)證據(jù)
DNA復(fù)制
全保留復(fù)制
半保留復(fù)制
實(shí)驗(yàn)過程
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
基本條件
過程
特點(diǎn)
用15N標(biāo)記DNA大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，在不同時(shí)刻提取DNA并進(jìn)行分離
親代：一條DNA帶（底部）
第一代：一條DNA帶（中間）
第二代：兩條DNA帶（中間、上部）
DNA復(fù)制是半保留復(fù)制
解旋
合成子鏈
復(fù)旋
模板
酶
能量
原料
DNA的兩條鏈
四種脫氧核苷酸
邊解旋邊復(fù)制
解旋酶
DNA聚合酶
證明
參與
參與

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