DNA的復(fù)制課件高一下學(xué)期生物人教版必修222

第三章基因的本質(zhì)第3節(jié)DNA的復(fù)制

沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著作短文的結(jié)尾處寫道：“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”。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？

暗示DNA的復(fù)制可能要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈。2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反應(yīng)科學(xué)研究具有什么特點(diǎn)？

科學(xué)研究需要大膽的想象，但是得出結(jié)論必須建立在確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)之上。問題探討一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)——假說演繹法（1）半保留復(fù)制（2）全保留復(fù)制（3）彌散復(fù)制1、提出問題：2、提出假說：DNA以什么方式復(fù)制？+++親代DNA雙鏈被切成片段后合成子鏈，然后子、母雙鏈聚集成“雜種鏈”。子代DNA的雙鏈都是新合成的子代DNA中保留了親代DNA分子中的一條鏈半保留復(fù)制全保留復(fù)制彌散復(fù)制一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)——假說演繹法對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)1953年，JamesWatson和FrancisCrick于Nature雜志上發(fā)表了關(guān)于DNA雙螺旋模型的研究論文，在文末，他們又提出了一種遺傳物質(zhì)可能的復(fù)制機(jī)制：雙螺旋的兩條鏈先解旋，每一條作為合成互補(bǔ)鏈的模板，即半保留復(fù)制模型，每個(gè)新的DNA分子含有一條來自親本分子的鏈和一條新合成的鏈。一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)——假說演繹法二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1958年，美國生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，運(yùn)用___________技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)。同位素標(biāo)記15N和14N是N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_________可以在試管中區(qū)分含有不同N元素的DNA。離心技術(shù)沒有放射性密度梯度離心技術(shù)輕帶中帶重帶二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)過程：（1）用含15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，培養(yǎng)若干代，得到DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌。（2）將大腸桿菌轉(zhuǎn)移至的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在不同時(shí)刻收集大腸桿菌，提取DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。15N15N輕帶中帶重帶14N（親代DNA）二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NP:F1:F2:15N15N3、演繹推理15N/15N重帶15N/14N14N/14N15N/14N中帶、輕帶中帶若為半保留復(fù)制細(xì)胞再分裂一次細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心含14N的培養(yǎng)基細(xì)胞再分裂一次含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心3、演繹推理若為全保留復(fù)制15N15NPF1F214N14N提出DNA離心重帶輕帶、重帶輕帶、重帶15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)3、演繹推理若為彌散復(fù)制PF1F215N15N提出DNA離心重帶提出DNA離心中帶提出DNA離心一條帶二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)4、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期相符，證明DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。5、得出結(jié)論假說—演繹法提出假說演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提出問題得出結(jié)論DNA以什么方式進(jìn)行復(fù)制？推理、演練該復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測(cè)可能實(shí)驗(yàn)結(jié)果假設(shè)可能的復(fù)制方式DNA以半保留方式進(jìn)行復(fù)制。證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程2.時(shí)間：真核細(xì)胞：細(xì)胞核（主要）、線粒體和葉綠體原核細(xì)胞：擬核（主要）、質(zhì)粒病毒：宿主細(xì)胞中（如：噬菌體侵染大腸桿菌）細(xì)胞分裂前的間期3.場(chǎng)所：三、DNA復(fù)制的過程三、DNA復(fù)制的過程4.過程（1）解旋：在能量的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開，氫鍵斷裂。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶三、DNA復(fù)制的過程4.過程（2）合成子鏈：DNA聚合酶等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(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。新合成的子鏈DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游離的脫氧核苷酸從子鏈的5'端向3'端延伸復(fù)制方向（子鏈合成方向）:三、DNA復(fù)制的過程4.過程連接磷酸二酯鍵（3）重新螺旋：每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'三、DNA復(fù)制的過程4.過程四種脫氧核苷酸解旋酶（使氫鍵斷裂）DNA聚合酶（連接磷酸二酯鍵）氫鍵的形成是自發(fā)的，不需要能量和酶ATP(主要由有氧呼吸提供)1.半保留復(fù)制2.邊解旋邊復(fù)制高效3.雙向復(fù)制4.真核生物有多起點(diǎn)復(fù)制親代DNA的兩條鏈(兩條母鏈)(1)模板：

(2)原料：(3)能量：(4)酶：三、DNA復(fù)制的過程5.條件6.特點(diǎn)①二條母鏈的堿基順序是否相同？②二條子鏈的堿基順序是否相同？③新合成的二個(gè)DNA堿基順序是否相同？不同，互補(bǔ)相同不同，互補(bǔ)形成兩個(gè)完全相同的DNA分子。結(jié)果:三、DNA復(fù)制的過程7.結(jié)果使遺傳信息從親代傳遞給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性，使本物種保持相對(duì)穩(wěn)定和延續(xù)。①DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供精確的模板。②堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。8.意義9.DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因三、DNA復(fù)制的過程親代DNA復(fù)制n代后，DNA分子數(shù)為＿親代DNA第n代復(fù)制增加的DNA分子數(shù)為______含親代母鏈的DNA分子數(shù)為＿＿＿完全含親代母鏈的DNA分子數(shù)為___不含親代母鏈的DNA分子數(shù)為__________2n2個(gè)2n－202n-1四、DNA復(fù)制中的有關(guān)計(jì)算P:F1:F2:F3:注：在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個(gè)。（1）若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為___________個(gè)。四、DNA復(fù)制中的有關(guān)計(jì)算注：“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，后者只包括第n次的復(fù)制。（2）若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，在第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為_______個(gè)。m·（2n－1）m·2n－1DNA復(fù)制的推測(cè)DNA復(fù)制實(shí)驗(yàn)證據(jù)DNA復(fù)制全保留復(fù)制半保留復(fù)制