2023學(xué)年完整公開課版DNA的復(fù)制（上課）

第三章基因的本質(zhì)第3節(jié)DNA的復(fù)制知識(shí)回顧DNA怎樣復(fù)制？需要哪些條件？復(fù)制的結(jié)果怎樣？有什么特點(diǎn)？DNA分子化學(xué)組成的基本單位是什么？DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？DNA分子復(fù)制的時(shí)間和場所？DNA采取什么樣的形式進(jìn)行復(fù)制呢？對DNA復(fù)制形式有哪些可能？最早提出的DNA復(fù)制模型有三種：1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；

3、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的；復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次沃森和克里克為何認(rèn)為是半保留復(fù)制？復(fù)制一次半保留復(fù)制：親代的兩條鏈各進(jìn)入一個(gè)子代DNA中半保留復(fù)制親代子一代堿基互補(bǔ)配對如何證明到底是不是半保留復(fù)制？如果要你來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明，你認(rèn)為最基本的思路是什么？把復(fù)制的鏈和原來的鏈分別做上標(biāo)記，然后觀察它在新DNA中出現(xiàn)的情況。DNA是肉眼看不到的如何才能分辨DNA？同位素（標(biāo)記）示蹤法。Meselson和Stahl的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)生物：大腸桿菌為何選用大腸桿菌？分裂快，約20分鐘分裂一次。實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法用15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)大腸桿菌若干代，使大腸桿菌DNA帶上15N標(biāo)記，然后將標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N普通培養(yǎng)液中，不同時(shí)刻收集并提取DNA。即用15N標(biāo)記母鏈，14N標(biāo)記子鏈。為什么選用氮元素做標(biāo)記？組成DNA的化學(xué)元素有：____________C、H、O、N、P理論上，這幾種元素都可以用來做標(biāo)記，為何科學(xué)家選用15N?C是許多生物大分子的骨架，碳源在被細(xì)胞利用后用于合成核苷酸的過程比較緩慢。若用H、O做標(biāo)記，則代謝產(chǎn)物水也會(huì)有放射性，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)溶液彌漫放射性，無法檢測。一個(gè)核苷酸只含有1個(gè)P，用P標(biāo)記效果不好。為什么用帶放射性的N標(biāo)記母鏈？在標(biāo)記母鏈和子鏈時(shí)，科學(xué)家的做法是，先得到DNA標(biāo)記上15N的大腸桿菌，然后以此為母鏈，得到子鏈進(jìn)行觀測。實(shí)驗(yàn)流程可否簡化為：直接以“天然”的DNA鏈未做放射性標(biāo)記的大腸桿菌為母鏈，在15N培養(yǎng)基上直接培養(yǎng)大腸桿菌，得到子代，提取子鏈DNA？培養(yǎng)液中含有15N,具有放射性，不適宜做檢測。復(fù)制后的DNA如何分離？密度梯度離心使其發(fā)生分層(15N質(zhì)量大于14N)。了解：一般將DNA溶于氯化銫濃鹽液中離心。在強(qiáng)大離心力的作用下，產(chǎn)生了一個(gè)連續(xù)的CsCl濃度梯度.離心管底部溶液的密度最大,上部最小。而大分子物質(zhì)的浮力密度如果與密度梯度中某一位置的CsCl相符,就會(huì)準(zhǔn)確漂浮在這一位置。請預(yù)測離心后子鏈的位置以15N標(biāo)記母鏈，14N標(biāo)記子鏈，復(fù)制后代提取的DNA進(jìn)行密度梯度離心。_____________的DNA分子位于最上層,_______________的DNA分子位于最下層，_________________________的DNA分子位于中層。14N//14N—DNA15N//14N—DNA15N//15N—DNA輕帶中帶重帶雙鏈都是14N雙鏈都是15N一條鏈?zhǔn)?5N，一條鏈?zhǔn)?4N證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果放入盛有氯化銫溶液的試管中離心處理輕鏈帶（含14N）重鏈帶（含15N）雜合鏈帶（含14N和15N）輕鏈帶（含14N）雜合鏈帶（含14N和15N）實(shí)驗(yàn)分析離心處理后，為什么子一代DNA只有雜合鏈帶？實(shí)驗(yàn)只做到這里能否證明DNA是半保留復(fù)制？子二代DNA出現(xiàn)了輕鏈帶和雜合鏈帶，說明了什么？在新合成的每個(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)制方式又被稱為DNA半保留復(fù)制。DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對原則，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證明：DNA復(fù)制需要什么樣的條件呢？材料分析美國生物化學(xué)家首次在試管中人工合成了DNA，他將從大腸桿菌中提取的DNA聚合酶加入含有4種脫氧核苷酸的人工合成體系中，在適宜的溫度和pH條件下培養(yǎng)，沒有發(fā)生DNA的合成，當(dāng)加入了少量噬菌體的單鏈DNA以及ATP后，再放在適宜的溫度和pH條件下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其中DNA的含量增加。為什么在加入單鏈DNA之前沒有DNA的合成

？加入的4種脫氧核苷酸的用途是什么？加入的ATP的作用是什么？大腸桿菌的DNA聚合酶起什么作用？歸納DNA復(fù)制需要哪些條件?沒有模板原材料提供能量催化作用DNA復(fù)制的條件模板：

原料：

能量：

酶：

DNA的兩條母鏈游離的脫氧核苷酸（A、G、C、T）ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等

DNA體外復(fù)制時(shí)，反應(yīng)體系不加DNA解旋酶，用的是三磷酸脫氧核糖核苷酸，體系沒有添加ATP。這是為什么？體外采用高溫使DNA解旋，若用解旋酶，會(huì)使合成的DNA一直處于解旋狀態(tài)。三磷酸脫氧核糖核苷酸有2個(gè)高能磷酸鍵，水解能量可供DNA復(fù)制直接使用。DNA是如何復(fù)制的呢？DNA復(fù)制的過程DNA復(fù)制的過程示意圖解旋酶催化（氫鍵斷裂）解旋：模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進(jìn)行）復(fù)制:以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）子代DNA:同時(shí)進(jìn)行(邊解旋邊復(fù)制）組成DNA復(fù)制過程的思考請歸納DNA復(fù)制的特點(diǎn)。DNA解旋酶與DNA聚合酶分別作用什么化學(xué)鍵？①邊解旋邊復(fù)制②半保留復(fù)制復(fù)制特點(diǎn)：③多起點(diǎn)復(fù)制DNA解旋酶的作用主要是打開氫鍵，DNA聚合酶的作用主要是形成磷酸二酯鍵DNA復(fù)制有何意義？DNA為什么能準(zhǔn)確復(fù)制？DNA復(fù)制后得到什么樣的結(jié)果？DNA復(fù)制的生物學(xué)意義體現(xiàn)在哪里？①獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供模板；②堿基互補(bǔ)配對原則，使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。復(fù)制結(jié)束后，一個(gè)DNA分子就形成了2個(gè)完全相同的DNA分子。DNA分子通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。DNA復(fù)制的計(jì)算規(guī)律變通：親代母鏈與子代DNA鏈數(shù)之比為：

；含親代母鏈的DNA分子數(shù)與子代DNA分子數(shù)之比為：_____規(guī)律1：親代DNA復(fù)制n代后，DNA分子數(shù)為＿，含親代母鏈的DNA分子數(shù)為＿＿＿，不含親代母鏈的DNA分子數(shù)為＿＿＿＿1/2n

2/2n2n2個(gè)2n－2規(guī)律2：親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后,所需某種游離的脫氧核苷酸數(shù)為：[a:親代DNA含有的某種堿基數(shù)，n:復(fù)制的次數(shù)]例如：一DNA片段水解消耗88分子水，得到多少脫氧核苷酸？規(guī)律3：堿基總數(shù)＝90R＝a(2n－1)失去H2