第三章

基因的本質

第三節DNA的復制1.對DNA分子復制的推測與證明2.DNA復制過程以及堿基運算【學習目標】復習：DNA的雙螺旋結構DNA分子的結構雙螺旋結構基本單位——脫氧核苷酸主要特點遵循的原則一分子磷酸一分子脫氧核糖一分子堿基：A、G、C、T外側的基本骨架：

由脫氧核糖和磷酸交替連接構成內側是由堿基通過

連接成的堿基對堿基互補配對原則氫鍵5’端3’端5’端3’端小樣!我們爺倆才是傳奇！親代的遺傳物質如何“多出一份”來傳遞給子代？瞧!我們爺倆長的，咋就這么像呢？復制一次親代DNA子代DNA一、對DNA分子復制的推測1.全保留復制：新復制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；2.半保留復制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；3.彌散復制：新復制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的；復制一次復制一次最早提出的DNA復制模型有三種：哪一種才是DNA的復制方式？如何證明？復制一次需要解決的問題1: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？【分析】復制后得到的子一代DNA和子二代DNA的組成是怎樣的?利用同位素標記的方法【提出假說】DNA復制是半保留復制

需要解決的問題2:如果用同位素進行標記，可標記什么元素?假說-演繹法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？一、對DNA分子復制的推測學生活動1：演繹推理子一代：子二代：親代：15N/14N-DNA

(全部)15N/14N-DNA(1/2)

14N/14N-DNA(1/2)

15N/15N-DNA

(全部)15N15N15N15N14N14N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？一、對DNA分子復制的推測親代DNA分子【演繹推理】子一代：子二代：親代：15N/14N-DNA

(全部)15N/14N-DNA(1/2)

14N/14N-DNA(1/2)

15N/15N-DNA

(全部)復制前復制后問題4:要驗證上述預測,就要分別觀察親代和子代的情況,但實驗中,復制后的DNA分子混合在一起的，不易分離。怎么解決這個問題？密度梯度離心使其發生分層(15N質量大于14N)假說-演繹法提取DNA，進行密度梯度離心一、對DNA分子復制的推測問題5:按照我們剛才的演繹推理，親代、子一代、子二代應該會出現怎樣的DNA帶？【演繹推理】重帶中帶輕帶15N/14N15N/14N15N/14N14N/14N14N/14N出現三條帶：重帶（下部）、中帶（中間）、輕帶（上部）子一代：子二代：親代：15N/14N-DNA

(全部)15N/14N-DNA(1/2)

14N/14N-DNA(1/2)

15N/15N-DNA

(全部)假說-演繹法一、對DNA分子復制的推測驗證假說二、DNA半保留復制的實驗證據結論：DNA的復制方式：半保留復制實驗結果與半保留復制預期的一樣重帶中帶輕帶中帶提出假說演繹推理驗證假說假說演繹【小結】4.設計實驗，通過實驗驗證得出結論提出問題2.DNA的復制是半保留復制1.DNA的復制如何進行復制3.子代DNA的可能情況5.DNA的復制是半保留復制【課堂活動2】如果是全保留復制,那么離心后應該出現怎樣的DNA帶呢?子一代：

子二代：

親

代：

得出結論：DNA的復制方式：不是全保留復制出現兩條帶：重帶、輕帶復制一次例1.某雙鏈DNA分子，經3次復制后，所得到的第四代DNA分子中，含有原親代DNA鏈的分子數是（）

A.1

B.

2C.

3

D.

4B【牛刀小試】三、DNA分子復制的過程1.DNA復制的概念？2.DNA復制的時期與場所？3.DNA復制的過程包括哪幾個主要環節？4.DNA復制的結果？5.DNA復制過程有何特點？需要哪些條件？6.DNA準確復制的原因和意義？【課堂活動3】閱讀課本Ｐ54，思考并回答以下問題：1.概念：2.復制的時間：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程3.復制的場所：狹義：有絲分裂間期、減數第一次分裂前的間期等真核生物：原核生物：細胞核（主要）細胞質（擬核、質粒）、葉綠體、線粒體三、DNA分子復制的過程廣義：細胞分裂三、DNA分子復制的過程能量（ATP)解旋酶解開母鏈脫氧核苷酸DNA聚合酶堿基互補配對雙螺旋結構4.復制的過程：催化形成磷酸二酯鍵斷開氫鍵形成___個與親代_________的DNA。兩完全相同著絲點分裂時分開（有絲后、減Ⅱ后）新復制兩個子代DNA分子是在什么時間分離的？【討論】

1.解旋和復制是同時進行的么？2.合成兩條子鏈的方向是相同的么？3.二條母鏈的堿基順序是否相同？二條子鏈呢？4.新合成的二個DNA堿基順序是否相同？相同不同，互補三、DNA分子復制的過程合成兩條子鏈的方向相反（因為子鏈延伸方向固定，都從5，-3，方向延伸）復制叉染色體模板DNA游離脫氧核苷酸DNA聚合酶先導鏈解旋酶DNA聚合酶模板DNA鏈ATCG5，3，5，3，5，3，5，3，解旋和復制同時進行，并非雙螺旋全部解開后復制5’端3’端5’端3’端5.復制的條件：4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等

2）原料：四種脫氧核苷酸1）模板：親代DNA的兩條母鏈3）能量：ATP三、DNA分子復制的過程1）邊解旋邊復制2）半保留復制6.復制的特點復制叉染色體模板DNA游離脫氧核苷酸DNA聚合酶先導鏈解旋酶DNA聚合酶模板DNA鏈ATCG（加快復制速度）（保證了復制的準確進行）三、DNA分子復制的過程7.準確復制的原因1）精確模板：DNA分子獨特的

2）準確進行：

將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了

。8.意義→

雙螺旋結構堿基互補配對遺傳信息的連續性【課堂訓練】1．下列關于DNA復制過程的正確順序是（）①互補堿基對之間氫鍵斷裂//②互補堿基對之間形成氫鍵//③DNA分子在解旋酶的作用下解旋//④以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對//⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結構。A.①③④②⑤B.①④②⑤③C.①③⑤④②D.③①④②⑤D2.以DNA的一條鏈“－A－T－C－”為模板，經復制后的子鏈是（）A.“－T－A－G－”B.“－U－A－G－”C.“－T－A－C－”D.“－T－U－G－”A【課堂訓練】3.將單個的脫氧核苷酸連接成DNA分子的主要的酶是（）A.DNA連接酶B.DNA酶C.DNA解旋酶D.DNA聚合酶4.1條染色單體含有1個雙鏈的DNA分子，那么，四分體時期中的1條染色體含有（）A.4個雙鏈的DNA分子B.2個雙鏈的DNA分子C.2個單鏈的DNA分子D.1個雙鏈的DNA分子DB親代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N尋找規律四、有關DNA分子復制的計算無論DNA復制多少次，含有原來母鏈的DNA分子永遠只有兩個（子代DNA中僅存在兩個被標記的DNA分子）15N15N15N15N規律1：1個15N標記的DNA分子在14N的培養基復制n次，產生的子代DNA分子為____個，含有15N的DNA分子為_____個，含有14N的______個，只含14N的______個，只含有15N的_____個；2n2n2n-220四、有關DNA分子復制的計算子代DNA中脫氧核苷酸鏈數

條含15N的脫氧核苷酸鏈數

條含14N的脫氧核苷酸鏈數

條規律2：2n+122n+1-2例3.

一個DNA分子經過3次復制后，保留有原來母鏈的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例為（）;原來的母鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例為()。A.1/2B.1/4C.1/8D.1/16BC2/23=1/42/（23×2）=1/8四、有關DNA分子復制的計算例4.一個DNA分子中有1000個堿基，其中腺嘌呤占全部堿基的20%，該DNA連續復制4次，環境中消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸的數目為()A.1600個B.3200個C.4500個D.4800個2.求出復制4次需多少個胞嘧啶脫氧核苷酸：C四、有關DNA分子復制的計算1.求出該DNA分子中含有多少個胞嘧啶脫氧核苷酸：【解析】（24－1）×300=4500(個)［1000-(200×2)］/2=300(個)多了幾個？：124300(2n-1)復制n次：第n次：300×2n-1一個DNA分子經n次復制后：1.DNA分子總數為

個，含母鏈的DNA分子數為

個。2.脫氧核苷酸鏈數為

條，母鏈始終為

條。3.一個DNA分子中含腺嘌呤m個，DNA復制n次，則需消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸數

個,復制第n次，則需消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸數

個。總結規律22n+1m(2n-1)2n2m×2n-1★時間：有絲分裂分裂間期、減數第一次分裂前的間期★過程：解旋合成子鏈模板：親代DNA提供原料：原則：條件：游離的脫氧核苷酸堿基互補配對原則能量:酶:★特點：邊解旋邊復制半保留復制★意義：保持前后代遺傳信息的連續性復旋課堂小結ATP解旋酶、DNA聚合酶【效果檢測】1．DNA復制的基本條件是()A．模板，原料，能量和酶

B．模板，溫度，能量和酶C．模板，原料，溫度和酶

D．模板，原料，溫度和能量2．下列屬于DNA分子復制能準確無誤地進行的原因的是()A．堿基之間由氫鍵相連B．DNA分子獨特的雙螺旋結構及堿基有嚴格的互補配對原則C．DNA的半保留復制D．DNA的邊解旋邊復制特點AB【效果檢測】3.下列關于DNA復制過程的說法中，不正確的是()A.DNA復制過程需要酶的催化B.DNA復制過程所需的能量直接由糖類提供C.DNA分子是邊解旋邊復制的D.DNA復制過程中兩條鏈均可作模板B4．一個DNA連續復制3次后，共有_____個DNA,有_____條脫氧核苷酸長鏈，母鏈有_____條，占_____，子鏈有_____條，占_____。81621/8147/86.某DNA分子有2000個脫氧核苷酸，已知它的一條單鏈上堿基A：G：T：C＝1：2：3：4，若該分子復制一次，則需腺嘌呤脫氧核苷酸的數量是（）A．200B．300C．400D．800【效果檢測】5.具有100個堿基對的1個DNA分子區段，內含40個T，如果連續復制2次，則需要游離的C多少個？（）A60B120C180D240C游離的C=（22－1）×60=180模板中C=［200-(40×2)］/2=60游離的腺嘌呤脫氧核苷酸=（21－1）×400=400另一條單鏈上堿基A：G：T：C＝3：4：1：2C則該DNA分子，堿基A：G：T：C＝4：6：4：6模板中的腺嘌呤脫氧核苷酸=2000×4/20=400【效果檢測】7.關于DNA分子的敘述，正確的是（