資源簡(jiǎn)介

(共29張PPT)
ATP
DNA 的復(fù)制(1)
沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那
篇著名短文的結(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(duì)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。”
討論
1. 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)制可能 是怎樣的
2.這句話中為什么要用“可能”二字 這反映 科學(xué)研究具有什么特點(diǎn)
in the munications.We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure,which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo- chemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic 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
目錄
一、對(duì)DNA 復(fù)制的推測(cè)
二、DNA 半復(fù)制的證據(jù)
三、DNA 的復(fù)制過程
四、分裂過程中的染色體標(biāo)記情況
一 、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)——DNA半保留復(fù)制假說
1.提出者
美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克。
2.內(nèi)容
(1)解旋：DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂。
(2)復(fù)制：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(duì)原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。
3.特點(diǎn)
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，是半
半保留復(fù)制 全保留復(fù)制
保留復(fù)制
全保留復(fù)制：復(fù)制完成后，母鏈全保留，子
代DNA的雙鏈都是新合成的
半保留復(fù)制： 子代DNA雙鏈中含有親代的一
條鏈
分散復(fù)制：復(fù)制完成后，親代DNA會(huì)分散進(jìn)入
子代復(fù)制品的每條鏈中
注意和染色體的畫法的區(qū)分
子代DNA
早期推測(cè)DNA復(fù)制的三種方式
點(diǎn)石成金
親代DNA
十
十
十
5. 實(shí)驗(yàn)原理： 只含15N的雙鏈DNA密度大，只含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N 、 另 一條含15N的雙鏈DNA密度居中。
6. 實(shí)驗(yàn)假設(shè)： DNA以半保留的方式復(fù)制。(做出假說)
7.實(shí)驗(yàn)過程
(1)讓大腸桿菌在含15NH C1的培養(yǎng)液中繁殖若干代，使其DNA雙鏈充分15N標(biāo)記。
(2)將部分含15N標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。
(3)在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA。
(4)將提取的DNA進(jìn)行密度梯度離心， 記 錄離心后試管中DNA的位置。
、DNA 半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
1.實(shí)驗(yàn)者：美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾。
2.研究方法：假說-演繹法
3.實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌 (結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、繁殖速度快)
4.實(shí)驗(yàn)技術(shù)：同位素標(biāo)記技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)
演繹推理
若是全保留復(fù)制子 一代和子二代的離 心結(jié)果應(yīng)該是怎樣 的
子一代離心管內(nèi)出現(xiàn)重帶和輕帶
子二代離心管內(nèi)出現(xiàn)重帶和輕帶
若是分散復(fù)制子一 代和子二代的離心 結(jié)果應(yīng)該是怎樣的
子一代離心管內(nèi)出現(xiàn)中帶
子二代離心管內(nèi)出現(xiàn)的一個(gè) 元素帶位于中帶和輕帶之間
細(xì)胞分裂一次 提取DNA,
離 心
細(xì)胞再分裂一次
提取DNA,
轉(zhuǎn)移到含
"NH CI 的
培養(yǎng)液中
如果DNA 復(fù) 制 是半保留復(fù)制
高
NN-DNA
第二代會(huì)出
現(xiàn)的結(jié)果是
第一代會(huì)出 現(xiàn)的結(jié)果是
提取DNA,
離心
N/"N-DNA "N/N-DNA
N/"N-DNA N/N-DNA
密度
低
心
N/N-DNA
第一代
第二代
0
"N
9.實(shí)驗(yàn)結(jié)果——與預(yù)期相符(實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證)
(能排除不是全保留復(fù)制，
(1) 5N充分標(biāo)記后取出，提取DNA→離心→全部重帶(15N/15N-DNA)。 不能排除是分散復(fù)制)
(2)大腸桿菌分裂一次(即繁殖一代)后取出，提取DNA→ 離心→全部中帶(15N/14N-DNA)
(3)大腸桿菌分裂兩次(即繁殖兩代)后取出，提取DNA→離心 → 1/2輕帶(14N/14N-DNA)、
1/2中帶(15N/14N-DNA) 。 (排除分散復(fù)制)
10. 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 論 (得出結(jié)論)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果一致，說明了DNA的復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的。
易錯(cuò)提醒
1. 沃森和克里克以大腸桿菌為材料，運(yùn)用同位素標(biāo)記技術(shù)證明DNA復(fù)和方式是半保留
復(fù) 制 ( × )
2.證明DNA為半保留復(fù)制的研究過程中運(yùn)用了假說——演繹法( √ )
三、DN的復(fù)制過程
1.概念
以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。 DNA 的復(fù)制實(shí)質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。 2.時(shí)間
在真核生物中 ，DNA的復(fù)制在細(xì)胞分裂前的間 期，隨著染色體的復(fù)制而完成。
3.場(chǎng)所
主要在真核生物的細(xì)胞核中
●在真核生物中， DNA的復(fù)制主要在細(xì)胞核中，也能發(fā)生在線粒體或葉綠體中
在原核生物中， DNA復(fù)制主要在擬核中，也可以發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。
4.過程 Ⅲ重新螺旋
每條新鏈與其對(duì)應(yīng) 的模板鏈盤繞成雙 螺旋結(jié)構(gòu)。
IⅡ 合 成 子 鏈
①模 板 ：解開后的每一條母鏈
②酶：DNA聚合酶等
③原 料：游離的4種脫氧核苷酸
④原 則 ：堿基互補(bǔ)配對(duì) 原 則
⑤ 方 向：5' →3' ( 子 鏈 的延伸方向)
I 解旋
①需要細(xì)胞提供能量
②需要解旋酶的作用
③結(jié)果：將DNA 雙螺旋的兩條 鏈解開
生物體外解旋不需解 旋酶，通過加熱解旋
以母鏈為模板進(jìn) 行堿基互補(bǔ)配對(duì)
3'
解旋
解旋酶
DNA 聚合酶
5'
5.結(jié)果
一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)完全相同的DNA分子。
6.DNA復(fù)制的特點(diǎn)
(1)半保留復(fù)制
(2)邊解旋邊復(fù)制 (3)半不連續(xù)復(fù)制
7.DNA分子準(zhǔn)確復(fù)制的原因
(1)DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的復(fù)制模板。
(2)DNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行。
8.意義
DNA通過復(fù)制，將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了信息的連續(xù)性。
DNA復(fù)制的起點(diǎn)和方向
(1)原核生物：
(2)真核生物：
復(fù)制方向 復(fù)制方向 復(fù)制方向
點(diǎn)石成金
復(fù)制起點(diǎn)
m m
I
DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算規(guī)律
假設(shè)將一個(gè)全部被15N標(biāo)記的雙鏈DNA分子(親代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)n代，
結(jié)果如下：
(1)第n代中DNA分子數(shù)
①子代DNA分子總數(shù)為( 2n ) 個(gè)。
②含15N的DNA分子數(shù)為( 2 ) 個(gè)。
③含14N的DNA分子數(shù)為( 2n ) 個(gè)。
④只含15N的DNA分子數(shù)為( 0 ) 個(gè)。
⑤只含14N的DNA分子數(shù)為( 2n-2 )個(gè)。
點(diǎn)石成金
第2代 II Ⅱ Ⅱ l
第n代 IIII II IIIIⅡ
(2)第n代中脫氧核苷酸鏈數(shù)
①子代DNA中脫氧核苷酸鏈數(shù)=( 2n+1 ) 條。
②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)=( 2 ) 條。
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)=( 2n+1-2 ) 條。
15N 15N
14N 14N 15N
親代
第1代
點(diǎn)石成金
15N
(3)消耗某脫氧核苷酸數(shù)
①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需消耗游離的 該脫氧核苷酸數(shù)為 ( m×(2n-1) ) 個(gè)。
②若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，在第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游 離的該脫氧核苷酸數(shù)為( m×2n-1 ) 個(gè)。
II Ⅱ ⅡI
第n代
IIⅡII Ⅱ ⅡII
15N 15N
15N 4N 14N 15N
親代
第1代
第2代
點(diǎn)石成金
第n-1代
第n代
易錯(cuò)提醒
1.DNA復(fù)制時(shí)新合成的兩條鏈堿基排列順序相同( × )
2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解旋后，開始DNA的復(fù)制( X )
3.單個(gè)脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈( × )
4.真核細(xì)胞的DNA復(fù)制只發(fā)生在細(xì)胞核中( X)
5.解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均為氫鍵( × )
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)期完成的。( × )
2.DNA 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( B)
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
即學(xué)即練
即學(xué)即練
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( ) C
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
DNA 的復(fù)制
DNA半保留復(fù)
制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
方法
假說—演繹法 解旋
合成子鏈
形成子代DNA
全保留復(fù)制
半保留復(fù)制
DNA復(fù)制的 相關(guān)計(jì)算
對(duì)DNA復(fù) 制的推測(cè)
DNA 復(fù)制 的過程
總了個(gè)結(jié)
ATP
DNA 的復(fù)制(2)
上清液的
放射性很高
沉淀物的 放射性很低
細(xì)菌裂解
攪拌后離心
離心后
在攪拌器中攪拌、離心，檢測(cè)上清
液和沉淀物中的放射性物質(zhì)
上清液的
放射性很低
沉淀物的 放射性很高
細(xì)菌裂解
攪拌后離心
在新形成的部 分噬菌體中檢 測(cè)到 P
S 標(biāo)記的噬菌
體與細(xì)菌混合
用標(biāo)記的噬菌體侵 染未標(biāo)記的細(xì)菌
T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)
在新形成的噬 菌體中沒有檢 測(cè)到 s
P 標(biāo)記的噬菌 體與細(xì)菌混合
噬菌體分別被
3S 或 P 標(biāo) 記
S 標(biāo)記的 噬菌體
P標(biāo) 記 的 噬菌體
離心后
①第一次有絲分裂過程中以及形成的兩個(gè)子細(xì)胞中所有的DNA分子都為15N/14N-DNA;
②第二次有絲分裂過程中(復(fù)制完成后著絲粒分裂之前)每個(gè)染色體所含DNA分子有一 半被15N標(biāo)記；復(fù)制完成之后，細(xì)胞分裂之前每個(gè)細(xì)胞中有一半被15N標(biāo)記；
③第二次有絲分裂形成的子細(xì)胞可能所有染色體都含15N, 也可能子細(xì)胞的所有染色體都 不含15N。即子細(xì)胞含有15N的染色體為0~2n條(體細(xì)胞染色體為2n條)。
如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例):
復(fù)制
復(fù)制 分裂
復(fù)制
IHI IHl
這個(gè)細(xì)胞兩次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中含15N 標(biāo) 記
一 、有絲分裂中染色體的標(biāo)話 的細(xì)胞可能占幾分之幾 1/2、3/4、1
用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行兩次有絲分裂，情況
即學(xué)即練
例1.1個(gè)不含15N的洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞在含15N標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液
中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后轉(zhuǎn)入不含15N標(biāo)記的培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)至第二個(gè)細(xì)胞周期 的分裂中期，下圖能正確表示該細(xì)胞分裂中期的是(只考慮其中一條染色體上的DNA
無標(biāo)記的 — DNA鏈
15N標(biāo)記的 DNA鏈
● 著絲粒
C D
分子) ( D )
A
B
即學(xué)即練
例2.用32P標(biāo)記了某玉米體細(xì)胞(正常體細(xì)胞含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這
P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，完成了兩次細(xì)胞分裂。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
A. 在第一次細(xì)胞分裂的中期， 一個(gè)細(xì)胞中的染色體總數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別 是20和20
B. 在第二次細(xì)胞分裂的后期， 一個(gè)細(xì)胞中的染色體總數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別 是40和40
C. 在第一次分裂完成后，形成的兩個(gè)子細(xì)胞中染色體上的DNA都是有一條鏈含32P, 另一條鏈不含32P
D. 在第二次分裂完成后，形成的四個(gè)子細(xì)胞中含32P的染色體從0到20都有可能
B
細(xì)胞
二、減數(shù)分裂中染色體的標(biāo)記情況
用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行正常減數(shù)分裂，情況如 圖所示(以一對(duì)同源染色體為例):
在減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次， DNA 只復(fù)制一次，所以四個(gè)子細(xì)胞中所有的 DNA分子都為15N/14N-DNA, 子細(xì)胞的所有染色體都今15N
減Ⅱ后期的一個(gè)次級(jí)性母細(xì)胞中含15N 2n 的染色體有多少條(體細(xì)胞有2n條)
減數(shù) 減數(shù)
分裂 I 分裂Ⅱ
IHl
00
00
細(xì)胞中的 染色體
Ⅱ IHI IHl
復(fù)制
大思考：先有絲分裂一次后減數(shù)分
裂，每個(gè)細(xì)胞中減Ⅱ后期含15N標(biāo) 記的染色體數(shù)有多少條 (體細(xì)胞 內(nèi)有2n條染色體)
①第一次有絲分裂過程中以及形成的細(xì)胞中所有的DNA分子都為15N/14N-DNA;
②減數(shù)分裂過程中(復(fù)制完成后分裂成子細(xì)胞之前)一個(gè)染色體上有一半的DNA分子被 15N標(biāo) 記 ；
③最終減數(shù)分裂形成8個(gè)子細(xì)胞，每個(gè)子細(xì)胞可能所有染色體都含15N, 也可能都不含15N。 即每個(gè)子細(xì)胞含有15N的染色體為0—n條(體細(xì)胞染色體為2n條)。
三、先有絲分裂一次再減數(shù)分裂一次
用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中先進(jìn)行一次有絲分裂再進(jìn)
||||
00
0|0
行一次減數(shù)分裂，情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例):
ⅡⅡ Hl Il
細(xì)胞中的 染色體
減數(shù)
分裂Ⅱ
減數(shù)
分裂I
Ⅱ
復(fù)制
例3.假設(shè)某果蠅的一個(gè)精原細(xì)胞的全部染色體DNA分子均用15N標(biāo)記，然后培養(yǎng)在含14N
基中，則該精原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)精子中，含15N標(biāo)記的精子數(shù)目為
A.0 B.2 C.4 D.3
例4.將全部DNA分子雙鏈經(jīng)32P標(biāo)記的某雄性動(dòng)物的1個(gè)細(xì)胞(正常體細(xì)胞染色體數(shù)2n=20)
置于不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過連續(xù)兩次細(xì)胞分裂后產(chǎn)生4個(gè)子細(xì)胞。下列有關(guān)推 斷正確的是( D)
A. 若進(jìn)行有絲分裂，第二次有絲分裂后期，1個(gè)細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體為40條
B. 若進(jìn)行減數(shù)分裂，減數(shù)分裂II 后期，1個(gè)細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體為40條
C. 若進(jìn)行有絲分裂，則4個(gè)子細(xì)胞中含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1/2
D. 若進(jìn)行減數(shù)分裂，則4個(gè)子細(xì)胞中含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1
即學(xué)即練

展開更多......

收起↑