第3章第3節(jié)DNA的復(fù)制（課件）高一生物無憂（人教版必修2）

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)？inthefollowingcommunications.Wewerenota

ware

ofthedetailsoftheresultspresontedtherewhenwe

devisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyon

publishedexperimentaldataandstereo-chenicalarguments.

Ithasnotescopedournoticethatthespscific

pairingwehavepostulatedimmedintelysuggestsapossible

copyingmechanismforthegenetismaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithaset

ofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選第3章第3節(jié)DNA的復(fù)制1.對(duì)DNA分子分子的推測(cè)與證明2.DNA復(fù)制過程3.DNA半保留復(fù)制對(duì)于遺傳信息穩(wěn)定遺傳的意義一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)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)制一次次復(fù)制一馬修·斯坦利·梅塞爾森MatthewStanleyMeselson

遺傳學(xué)、分子生物學(xué)家，美國(guó)兩院院士

富蘭克林·威廉·斯塔爾FranklinWilliamStahl遺傳學(xué)、分子生物學(xué)家，美國(guó)兩院院士二、DNA分子半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

14N和15N是氮元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中分離開含有不同氮元素的DNA。14N/14N-DNA（輕鏈）15N/14N-DNA（中鏈）15N/15N-DNA（重鏈）輕帶中帶重帶科學(xué)方法：同位素標(biāo)記法、密度梯度離心法密度梯度離心二、DNA分子半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)重帶(下部)15N/15N中帶(中間)15N/14N輕帶(上部)14N/14N中帶(中間)15N/14N15N14N親代DNA子一代DNA子二代DNA15N15N14N15N14N15N14N14N14N14N14N15NDNA半保留復(fù)制的演繹推理過程二、DNA分子半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:細(xì)胞再

分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心高密度帶中密度帶低密度帶中密度帶14N14N15N14N二、DNA分子半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)DNA半保留復(fù)制的演繹推理過程14N14NP:F1:F2:細(xì)胞再

分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心高密度帶高密度帶低密度帶低密度帶高密度帶15N15N14N14N15N15N14N14N14N14NDNA全保留復(fù)制的演繹推理過程二、DNA分子半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)P:F1:F2:細(xì)胞再

分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心高密度帶中密度帶中密度帶15N14N15N14N15N14N15N14N15N14N15N14N二、DNA分子半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)DNA分散復(fù)制的演繹推理過程細(xì)菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA，離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯(cuò)誤的是 (

)A．子一代DNA應(yīng)為② B．子二代DNA應(yīng)為①C．子三代DNA應(yīng)為④ D．親代的DNA應(yīng)為⑤【典型例題】子一代的DNA應(yīng)為全中(14N/15N)，即圖②；子二代DNA應(yīng)為1/2中(14N/15N)、1/2輕(14N/14N)，即圖①；子三代DNA應(yīng)為1/4中(14N/15N)、3/4輕(14N/14N)，即圖③，而不是全輕(14N/14N)；親代的DNA應(yīng)為全重(15N/15N)，即圖⑤。C【方法點(diǎn)撥】三、DNA分子復(fù)制的過程閱讀教材DNA分子復(fù)制的過程部分，回答問題：1.DNA復(fù)制過程特點(diǎn)？邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制2.DNA復(fù)制需要哪些條件？模板、原料、酶和能量等3.DNA復(fù)制場(chǎng)所在哪里？在什么時(shí)間進(jìn)行？細(xì)胞核；有絲分裂間期和減數(shù)分裂第一次分裂間期4.DNA復(fù)制的意義？保證親子代遺傳信息的連續(xù)性DNA解旋酶催化（氫鍵斷裂）1.解旋：模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸為原料，合成兩條新子鏈）2.合成：以兩條母鏈為模板進(jìn)行堿基配對(duì)3.復(fù)旋：兩條母鏈和兩條子鏈盤繞盤繞形成兩個(gè)子代DNA:同時(shí)進(jìn)行(邊解旋邊復(fù)制）三、DNA分子復(fù)制的過程時(shí)間場(chǎng)所條件原則過程特點(diǎn)結(jié)果意義DNA分子復(fù)制過程有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期主要發(fā)生在細(xì)胞核中①模板：DNA的兩條鏈；②原料：游離的4種脫氧核苷酸；③能量：ATP；④酶：解旋酶、DNA聚合酶等堿基互補(bǔ)配對(duì)原則解旋―→合成互補(bǔ)子鏈―→形成子代DNA分子①邊解旋邊復(fù)制②半保留復(fù)制1個(gè)DNA分子―→2個(gè)子代DNA分子確保了親子代之間遺傳信息的連續(xù)性【典型例題】下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的B.圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C.真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D.真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率A【方法點(diǎn)撥】1.有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，但并不是同時(shí)開始2.半保留復(fù)制的模式不僅保持前后代的穩(wěn)定性，同時(shí)每次復(fù)制都可產(chǎn)生兩個(gè)DNA分子，提高了復(fù)制速率。四、DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算(1)子代DNA分子數(shù)為2n個(gè)。①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個(gè)。②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n-2)個(gè)。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條。①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為(2n+1-2)條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)。①親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè),n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n-1)個(gè)。②第n次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n-1個(gè)。【典型例題】有100個(gè)堿基對(duì)的某DNA分子片段，內(nèi)含60個(gè)胞嘧啶脫氧核苷酸，若連續(xù)復(fù)制n次，則在第n次復(fù)制時(shí)需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸個(gè)數(shù)，以及這n次復(fù)制共需游離腺嘌呤脫氧核苷酸個(gè)數(shù)依次是(

)A．40×2n－1,40×2n－1B．40n－1,40nC．40×(2n－1)，40×(2n－1)D．40×2n－1,40×(2n－1)D該DNA的（T+C)=100，故T=100-60=40個(gè)，復(fù)制n次形成2n個(gè)DNA。第n次復(fù)制時(shí)需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為40×2n－1,n次復(fù)制共需游離腺嘌呤脫氧核苷酸個(gè)數(shù)40×(2n－1)【方法點(diǎn)撥】1．細(xì)菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA，離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯(cuò)誤的是（

）【課堂練習(xí)】A．該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了密度梯度離心法和同位素標(biāo)記技術(shù)B．子一代結(jié)果若為②，可以排除全保留復(fù)制的學(xué)說C．根據(jù)半保留復(fù)制學(xué)說，推測(cè)子二代結(jié)果應(yīng)為③D．若加入解旋酶后離心，推測(cè)子一代結(jié)果應(yīng)為①C【課堂練習(xí)】2．科學(xué)家將被15N標(biāo)記了DNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，來研究DNA的復(fù)制，下列關(guān)于DNA復(fù)制敘述不正確的是（

）A．復(fù)制3次后，子代中含14N的DNA占75%B．DNA復(fù)制時(shí)以4種游離的脫氧核苷酸為原料C．DNA