1、3.3 DNA3.3 DNA的復制的復制對對DNADNA復制的推測復制的推測1對對DNADNA復制的推測復制的推測11、提出問題：、提出問題： DNADNA以什么方式進行復制？以什么方式進行復制？果蠅果蠅DNADNA復制的電鏡照片復制的電鏡照片運用假說-演繹法對對DNADNA復制的推測復制的推測1沃森和克里克沃森和克里克 核酸的分子結構核酸的分子結構值得注意的是，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機制可能機制。對對DNADNA復制的推測復制的推測1DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂；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

2、互補配對原則，通過形成氫鍵，結合到作為模板的單鏈上；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半保留復制。沃森和克里克沃森和克里克DNA結構對遺傳的影響結構對遺傳的影響對對DNADNA復制的推測復制的推測12、作出假設：、作出假設：1 1）提出者提出者：沃森、克里克：沃森、克里克半保留復制：半保留復制：指指DNADNA復制時，親代復制時，親代DNADNA雙螺旋解開后，分別以兩條單鏈雙螺旋解開后，分別以兩條單鏈分別分別作為復制的模板，合成子鏈，母鏈和子鏈共同組成一個新的作為復制的模板，合成子鏈，母鏈和子鏈共同組成一個新的DNADNA分子，則一個分子，

3、則一個DNADNA經過一次復制形成兩個經過一次復制形成兩個DNADNA分子，其中每個分子，其中每個DNADNA都保都保留了親代留了親代DNADNA分子中的一條鏈。分子中的一條鏈。2 2）不同觀點不同觀點全保留復制：全保留復制：就像文件復制一樣，就像文件復制一樣，DNADNA復制時，以復制時，以DNADNA雙鏈為復制的模雙鏈為復制的模板，即經過一次復制形成的兩個板，即經過一次復制形成的兩個DNADNA分子，其中一個是親代分子，其中一個是親代DNADNA，子代子代DNADNA的雙鏈都是新合成的。的雙鏈都是新合成的。對對DNADNA復制的推測復制的推測13、演繹推理：、演繹推理： 推理、探究推理、探

4、究兩種復制模式下得到的子代兩種復制模式下得到的子代DNA的可能的可能情況，情況，預測預測可能實驗結果。可能實驗結果。用用紅筆紅筆代表親代代表親代DNADNA母鏈，母鏈，藍筆藍筆（或黑筆）代表新合成的子鏈，（或黑筆）代表新合成的子鏈，畫出一個畫出一個DNADNA分子半保留或全保留復制一代，每一代的分子半保留或全保留復制一代，每一代的DNADNA鏈的鏈的組成情況。組成情況。對對DNADNA復制的推測復制的推測13、演繹推理演繹推理半保留復制全保留復制對對DNADNA復制的推測復制的推測14、設計實驗、驗證：、設計實驗、驗證：DNA 半保留復制半保留復制orDNA全保留復制全保留復制1）設計實驗設計

5、實驗問題問題1 1：如何區分親代：如何區分親代DNADNA分子的母鏈和新合成分子的母鏈和新合成DNADNA的子鏈？的子鏈？同位素標記法問題問題2 2：如果用同位素進行標記如果用同位素進行標記,用什么元素用什么元素? 可用C、H、O、N、P14N 15N對對DNADNA復制的推測復制的推測11）設計實驗設計實驗問題問題3:3:如果親代如果親代DNADNA是是1515N N的兩條鏈，放在的兩條鏈，放在1414N N的環境中進行培養，則的環境中進行培養，則親代、子一代、子二代親代、子一代、子二代DNADNA兩條鏈分別含有哪種兩條鏈分別含有哪種N N元素？元素？ 對對DNADNA復制的推測復制的推測1

6、15N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N14N15N14N15N15N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N14N14NDNADNA半保留復制的實驗證據半保留復制的實驗證據21）設計實驗設計實驗問題問題4:4:要驗證上述預測，就要分別觀察親代和子代的情況，要驗證上述預測，就要分別觀察親代和子代的情況，實驗中，實驗中，復制后的復制后的DNADNA分子混合在一起的，不易分離，怎么解決這個問題？分子混合在一起的，不易分離，怎么解決這個問題？15N15N15N14N14N14N密度梯度離心密度梯度離心重帶重帶中帶中帶輕帶輕帶大腸桿菌在含大腸桿菌在含151

7、5N N的培養液中生長若干代，的培養液中生長若干代，轉移到含轉移到含1414N N的培養液，的培養液，不同時刻收集大腸桿菌并提取不同時刻收集大腸桿菌并提取DNADNA，再將提取的，再將提取的DNADNA進行離心，進行離心，觀察離心后試管中觀察離心后試管中DNADNA的位置。的位置。1）設計實驗設計實驗2）演繹推理預期實驗結果演繹推理預期實驗結果半保半保留復留復制，制，預期預期實驗實驗結果結果全保全保留復留復制，制，預期預期實驗實驗結果結果親代親代親代親代第一代第一代第二代第二代第一代第一代第二代第二代2）實驗驗證實驗驗證大腸桿菌在含15NH4Cl的培養液中生長若干代提取DNA并離心15N/15

8、N-DNA密度低高轉移到含14NH4Cl的培養液細胞分裂一次提取DNA并離心15N/14N-DNA細胞再分裂一次提取DNA并離心15N/14N-DNA14N/14N-DNA實驗結果與實驗結果與半保留半保留復制復制預期實驗結果預期實驗結果一致一致5、得出結論：、得出結論： DNA DNA 的復制是以的復制是以 的方式進行的的方式進行的半保留半保留15N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N14N15N14N復制復制3 3次次復制復制2 2次次復制復制1 1次次15N15NDNADNA半保留復制的實驗證據半保留復制的實驗證據2課堂檢測DNA復制復制n次，次，含有母鏈的含有母鏈

9、的DNA分子有多少個？分子有多少個？DNADNA半保留復制的實驗證據半保留復制的實驗證據2課堂小結DNADNA的復制的復制提出問題作出假設演繹推理實驗驗證得出結論假說演繹法DNADNA半保留復制的實驗證據半保留復制的實驗證據21 1、DNADNA分子的半保留復制是指分子的半保留復制是指( )( )A.DNAA.DNA分子中的一條鏈進行復制，另一條鏈不復制分子中的一條鏈進行復制，另一條鏈不復制B.DNAB.DNA分子中的一半進行復制，另一半不復制分子中的一半進行復制，另一半不復制C.C.每一個子代每一個子代DNADNA分子均保留了其親代分子均保留了其親代DNADNA分子中的一條單鏈分子中的一條單

10、鏈D.DNAD.DNA分子復制后，一條仍為親代分子復制后，一條仍為親代DNADNA分子，另一條為子代分子，另一條為子代DNADNA分子分子牛刀小試牛刀小試C C牛刀小試牛刀小試2 2、將、將DNADNA雙鏈都被雙鏈都被1 15 5N N標記的大腸桿菌放在含有標記的大腸桿菌放在含有1414N N的的培養基中培養，使其分裂培養基中培養，使其分裂3 3次，下列敘述正確的是（次，下列敘述正確的是（ ）A.A.所有大腸桿菌都含有所有大腸桿菌都含有1 15 5N NB.B.含有含有1515N N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/21/2C.C.含有含有1515N N的大腸

11、桿菌占全部大腸桿菌的比例為的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/41/4D.D.含有含有1515N N的的DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子的比例為分子的比例為1/81/8C C3 3、把培養在含輕氮、把培養在含輕氮( (1414N)N)環境中的細菌，轉移到含重氮環境中的細菌，轉移到含重氮( (1515N)N)環境中環境中培養相當于復制一輪的時間，然后放回原環境中培養相當于連續復培養相當于復制一輪的時間，然后放回原環境中培養相當于連續復制兩輪的時間后，分析表明細菌制兩輪的時間后，分析表明細菌DNADNA組成為組成為( )( )A.A.3/43/4輕氮型、輕氮型、1/41/4中間型中

12、間型 B. B.1/41/4輕氮型、輕氮型、3/43/4中間型中間型C.C.1/21/2中間型、中間型、1/21/2重氮型重氮型 D. D.1/21/2輕氮型、輕氮型、1/21/2中間型中間型牛刀小試牛刀小試A A資料一：科學家將變形蟲放在有標記過的脫氧核苷酸培養液中，一段時間后，在資料一：科學家將變形蟲放在有標記過的脫氧核苷酸培養液中，一段時間后，在細胞核中首先發現有標記的細胞核中首先發現有標記的DNADNA分子。分子。資料二：科學家科學家通過生化分析得知，細胞分裂間期細胞中脫氧核苷酸含量資料二：科學家科學家通過生化分析得知，細胞分裂間期細胞中脫氧核苷酸含量開始時很低，不久急劇增加，以后又逐

13、漸降低到初始水平隨著脫氧核苷酸含量開始時很低，不久急劇增加，以后又逐漸降低到初始水平隨著脫氧核苷酸含量的動態變化，的動態變化，DNADNA聚合酶的活性顯著增加。聚合酶的活性顯著增加。資料三：資料三：19561956年，美國生物化學家康貝格在試管中，將大腸桿菌中提取出的年，美國生物化學家康貝格在試管中，將大腸桿菌中提取出的解旋解旋酶、酶、DNADNA聚合酶聚合酶等酶加入到具有四種豐富的脫氧核苷酸的人工合成體系中。結果：等酶加入到具有四種豐富的脫氧核苷酸的人工合成體系中。結果：不能合成不能合成DNADNA分子。分子。康貝格在上述試管中加入了少量康貝格在上述試管中加入了少量DNADNA分子作為引子，

14、并加入分子作為引子，并加入ATPATP，培養在適宜溫度條件下，一段時間后，測定其中培養在適宜溫度條件下，一段時間后，測定其中DNADNA的含量。結果：試管中的的含量。結果：試管中的DNADNA的含量增加。的含量增加。閱讀系列三則資料，分析閱讀系列三則資料，分析DNADNA復制的時間、場所、及條件。復制的時間、場所、及條件。 DNADNA半保留復制的實驗證據半保留復制的實驗證據2DNADNA復制的過程復制的過程3有絲分裂有絲分裂的間期和的間期和減數第一次分裂前減數第一次分裂前的間期的間期3 3、時間：、時間：2 2、場所、場所: :真核生物：真核生物：1 1、概念：、概念： 指以指以親代親代DN

15、ADNA的的兩條鏈兩條鏈為模板合成為模板合成子代子代DNADNA的過程。的過程。葉綠體、線粒體葉綠體、線粒體原核生物：原核生物：細胞核（主要）細胞核（主要）擬核、細胞質（質粒）擬核、細胞質（質粒）4 4、條件、條件: :1 1）模板：）模板：DNADNA的兩條鏈的兩條鏈2 2）原料：）原料：4 4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸3 3）能量：）能量：ATPATP4 4）酶：）酶：解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA復制的過程復制的過程31.解旋解旋解旋酶解旋酶 在在解旋酶解旋酶的作用下，雙鏈螺旋的作用下，雙鏈螺旋的的DNA打開氫鍵，解開成為兩條單鏈，打開氫鍵，解開成為兩條單鏈，每條單鏈

16、均作為模板合成新的每條單鏈均作為模板合成新的DNA。2.合成合成DNA聚合酶聚合酶 以以兩條母鏈為模板兩條母鏈為模板，4種脫氧核苷酸為原種脫氧核苷酸為原料，按堿基互補配對原則料，按堿基互補配對原則合成為兩條新的子鏈。合成為兩條新的子鏈。母鏈母鏈(模板鏈模板鏈)子鏈子鏈(新合成的鏈新合成的鏈)四種脫四種脫氧核苷酸氧核苷酸3.復旋復旋一條母鏈和一條子鏈一條母鏈和一條子鏈盤繞成為一個新的盤繞成為一個新的DNA分子。分子。33535535DNADNA復制的過程復制的過程3DNADNA復制的過程復制的過程3解旋酶1）模板（母鏈）模板（母鏈DNA）5.條件：條件：2）能量（）能量（ATP）3）原料（）原料

17、（4種脫氧核苷酸）種脫氧核苷酸）4）酶）酶DNA聚合酶DNA連接酶DNADNA復制的過程復制的過程3+二條母鏈的堿基順序是否相同？二條子鏈的堿基順序是否相同？新合成的二個DNA堿基順序是否相同？不同，互補相同不同，互補6.結果:形成兩個完全相同完全相同的DNA分子。DNADNA復制的過程復制的過程37. 復制中形成的化學鍵：_、_8特點 (1) _；(2) _復制。9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。10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親代親代DNA分子

18、分子復制復制1次次復制復制2次次復制復制3次次無論無論DNA復制多少次，復制多少次，含有母鏈的含有母鏈的DNA分子永遠只有兩個（兩條鏈）分子永遠只有兩個（兩條鏈）DNA復制中的有關計算DNADNA復制的過程復制的過程3【基礎拓展】：DNA復制中的有關計算親代DNA復制n代后，DNA分子數為 親代DNA第n代復制增加的DNA分子數為_含親代母鏈的DNA分子數為完全含親代母鏈的DNA分子數為_不含親代母鏈的DNA分子數為_2n2個2n202n-1一個有m個堿基對的DNA分子，其中含有腺嘌呤脫氧核苷酸a個。 求：1）復制n次，需要多少鳥嘌呤脫氧核苷酸？ 2）第第n次復制次復制，需要多少鳥嘌呤脫氧核苷

19、酸？解： 1） A=T=a G=C=(2m-2a)/2=m-a (2n-1)(m-a)2）2n-1(m-a)DNADNA復制的過程復制的過程3拓展：真核生物與原核生物DNA復制的區別真核生物真核生物 DNA DNA 的復制從的復制從多個起點多個起點開始開始進行，使得復制能在較短時間內完成。進行，使得復制能在較短時間內完成。原核生物原核生物 DNA DNA 的復制的復制只有一個復制起點。只有一個復制起點。DNADNA復制的過程復制的過程3練習與應用練習與應用一、概念檢測1. DNA復制是在為細胞分裂進行必要的物質準備。據此判斷下列相關表述是否正確。(1) DNA復制與染色體復制是分別獨立進行的。 ( )(2) 在細胞有絲分裂的中期，每條染色體是由兩條染色單體組成的，所以DNA的復制也是在這個時期完成的。 ( )練習與應用練習與應用2. DN