資源簡介

(共26張PPT)
3.3 DNA的復制
本節聚焦
●怎樣證明DNA是半保留復制的
●DNA的復制過程是怎樣的
●DNA的半保留復制對遺傳信息的穩定傳遞有什么意義
DNA指紋技術
下圖中懷疑對象中，誰最可能是嫌疑犯？DNA指紋技術還有哪些用途？
問題探討
沃森和克里克在發表DNA雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質進行復制的一種可能的機制。”
《核酸的分子結構》論文節選
問題探討
討論：
1.堿基互補配對原則暗示DNA的復制機制可能是怎樣的？
2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學研究具有什么特點？
1.堿基互補配對原則暗示著DNA的復制機制可能是保留復制。
2.因為當時沃森和克里克并沒有通過嚴謹的實驗證明DNA的復制機制，因此在論文中用了“可能”二字。這反映出科學研究必須尊重事實。要嚴謹對待每一種推測。
問題探討
一 DNA復制推測
①DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂；②解開的兩條單鏈分別作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸依據堿基互補配對原則，通過形成氫鍵，結合到作為模板的單鏈上；③新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，這種復制方式被稱做半保留復制。（教材P53）
全保留復制：
指DNA復制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。
半保留復制假說：
半保留
復制
全保留
復制
需要通過實驗驗證
首要問題，如何區分開親代與子代的DNA？
一 DNA復制推測
二 DNA半保留復制的實驗
二 DNA半保留復制的實驗
1.作出假設
半保留復制
全保留復制
彌散復制
DNA復制是一種半保留式的復制 。
每個子代DNA均由1條母鏈和1條子鏈組成。
問題1:如果要在實驗中直觀地區別、“標識”母鏈或子鏈,可以采取什么辦法
2.演繹推理
親代DNA分子
同位素標記技術
問題2:如果用同位素(放射性)進行標記,用什么元素
可用C、H、O、N、P
問題3:如果親代DNA是15N的，放在14N的環境中進行培養，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？
二 DNA半保留復制的實驗
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N/14N-DNA
如果DNA復制是半保留復制
第一代會出現的結果是
第二代會出現的結果是
2.演繹推理
二 DNA半保留復制的實驗
2.演繹推理
15N / 14N-DNA
15N / 15N-DNA
14N / 14N-DNA
15N / 14N-DNA
15N
14N
親代 DNA
子一代DNA
子二代DNA
15N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
15N
二 DNA半保留復制的實驗
提取DNA，離心
密度
低
高
轉移到含14NH4Cl的培養液中
細胞分裂1次
提取DNA，離心
提取DNA，離心
15N/15N-DNA
細胞再分裂1次
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
實驗結果表明：DNA的復制是以半保留的方式進行的
大腸桿菌在含15NH4Cl的培養液中生長若干代
重鏈
中鏈
1/2輕鏈
1/2中鏈
4.得出結論
3.驗證假設
二 DNA半保留復制的實驗
作出假說
演繹推理
實驗驗證
2、推測可能的復制方式
3、推理、探究幾種復制模式下得到子代DNA的可能情況，預測可能實驗結果
5、結論：DNA復制是半保留復制
1、DNA是如何復制的
提出問題
半保留復制
全保留復制
假說——演繹法
4、證明DNA半保留復制的實驗
得出結論
二 DNA半保留復制的實驗
①真核生物主要在細胞核（線粒體、葉綠體）
②原核生物主要在擬核
③病毒在宿主細胞
細胞分裂前的間期（有絲分裂間期、減數第一次分裂前的間期）
2.場所：
3.時間：
1.概念：
以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。DNA→DNA。
4.過程:
二 DNA復制的過程
解旋——在能量驅動下，解旋酶將DNA雙螺旋解開
合成子鏈——DNA聚合酶以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈
復旋——隨著解旋進行，子鏈不斷延伸，每條新子鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結構
二 DNA復制的過程
6.DNA復制的特點:
邊解旋邊復制 (從過程上看)
半保留復制 (從結果上看)
①模板：
②原料：
③能量
④酶 ：
親代DNA的兩條鏈
4種游離的脫氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶等
5.DNA復制的條件
7.DNA復制的結果
ATP
形成兩個完全相同的DNA分子
二 DNA復制的過程
8.復制中形成的化學鍵：_______、___________
9.特點
(1) _____________；(2) _______復制。
10.準確復制的原因
(1)DNA分子獨特的雙_____結構提供了精確的模板。
(2)通過_____________保證了復制的準確進行。
11.意義
將_________從親代傳給子代，保持了_________的連續性。
邊解旋邊復制
半保留
堿基互補配對
遺傳信息
遺傳信息
螺旋
氫鍵
磷酸二酯鍵
二 DNA復制的過程
真核生物與原核生物DNA復制的區別
真核生物 DNA 的復制從多個起點開始進行，使得復制能在較短時間內完成。
原核生物 DNA 的復制只有一個復制起點。
二 DNA復制的過程
親 代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
復制1次
復制2次
復制3次
2
4
8
=21
=22
=23
三 DNA分子復制的計算
1.親代DNA分子經 n 次復制后
①子代DNA分子數：
②含親代母鏈的DNA分子數：
③不含親代母鏈的DNA分子數：
2n個
2個
2n-2個
例1：一個DNA被15N標記的大腸桿菌，在只含14N的培養液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有___個，不含15N的DNA分子有___個，含有14N的DNA分子有____個，不含14N的DNA分子有____個，只含有14N的DNA分子有___個。
6
8
0
6
⑤母鏈和子鏈的條數分別是：
2條
2n＋1-2 條
④子代DN分子中脫氧核苷酸條數是：
2n＋1 條
2
三 DNA分子復制的計算
將含有 15N的DNA分子放在含有14N的培養基上培養，復制n次，則：
(1)DNA分子數：
①子代DNA (含14N)分子數＝
②含有親代DNA鏈的子代DNA(15N)分子數＝
③不含親代鏈的子代DNA(只含14N)分子數＝
2n個
2個
(2n－2)個
(2)脫氧核苷酸鏈數：
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數＝
②親代脫氧核苷酸鏈數(15N)＝
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(14N)＝
2n＋1條
2條
(2n＋1－2)條
三 DNA分子復制的計算
2.消耗的脫氧核苷酸數
若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則經過n次復制后共需要消耗該脫氧核苷酸個數為：
m（ 2n－1）
C：400個
C：400個
C：400個
400個
400個
400個
400個
親代中c：400個
F1：共2個400個
F2：共22個400個
F3：共23個400個
Fn：共2n個400個
第n次復制需要消耗該脫氧核苷酸個數為：
m ·2n－1
消耗1個400個
消耗2個400個
消耗3個400個
消耗2n-1個400個
例：將 15N標記的DNA分子放在 14N 的培養基上培養， 經過3次復制，在所形成的子代 DNA中，含15N 的DNA占總數的比例和含15N的脫氧核苷酸鏈占總數的比例各為（ ）和（ ）
　A．1/16　B．l／8　C．1／4　　D．1／2
①
子一代
②
子二代
親代
①
③
子三代
C
B
三 DNA分子復制的計算
DNA分子數：
子n代DNA分子總數為2n個。
含15N的DNA分子數為2個。
含14N的DNA分子數為2n個
只含15N的DNA分子數為0個。
只含14N的DNA分子數為（2n-2）個。
3.規律總結：
三 DNA分子復制的計算
例：一個有m個堿基對的DNA分子，其中含有腺嘌呤脫氧核苷酸a個。
1）復制n次，需要多少鳥嘌呤脫氧核苷酸；
2）第n次復制，需要多少鳥嘌呤脫氧核苷酸。
解：
1） A=T=a G=C=(2m-2a)/2=m-a
(2n-1)(m-a)
2）2n-1(m-a)
三 DNA分子復制的計算

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