第3章基因的本質(zhì)DNA的復(fù)制第3章第3節(jié)【回顧舊知】

1、DNA的基本組成單位是

，根據(jù)

的種類(lèi)不同可分為

種。2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有哪些？堿基之間遵循什么原則？脫氧核苷酸堿基4①兩條鏈以

的方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；②

和

交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；

排列在內(nèi)側(cè)③兩條鏈上的堿基通過(guò)

形成堿基對(duì)，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則反向平行脫氧核糖磷酸堿基氫鍵沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著作短文的結(jié)尾處寫(xiě)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.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.問(wèn)題探討一、對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)1、沃森和克里克提出的遺傳物質(zhì)復(fù)制的假說(shuō)內(nèi)容：DNA分子復(fù)制時(shí)，DNA分子的

將解開(kāi)，互補(bǔ)的

之間的

斷裂，解開(kāi)的兩條單鏈作為復(fù)制的

，游離的

依據(jù)

原則，通過(guò)形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。雙螺旋堿基氫鍵模板脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈，被稱(chēng)做

。半保留復(fù)制對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)全保留復(fù)制：母鏈分開(kāi)，分別復(fù)制形成兩條子鏈DNA，此后兩條母鏈彼此結(jié)合，恢復(fù)原狀。子鏈互補(bǔ)結(jié)合形成一條新DNA分子（子代的DNA雙鏈都是新合成的）。復(fù)制一次半保留復(fù)制：新形成的DNA分子一條是新的鏈，一條是舊的鏈；復(fù)制一次DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)【合作探究】教材P53-55DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)“探究DNA復(fù)制是哪種方式？”關(guān)鍵思路是什么？通過(guò)實(shí)驗(yàn)區(qū)分親代和子代的DNA如何在實(shí)驗(yàn)中區(qū)分親代和子代的DNA鏈？同位素標(biāo)記法如果用同位素進(jìn)行標(biāo)記,可標(biāo)記什么元素?可標(biāo)記C、H、O、N、P等元素DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，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；形成的不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？密度梯度離心15N/15N-DNA重帶15N/14N-DNA中帶14N/14N-DNA輕帶DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)者：實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)方法：大腸桿菌（繁殖快，20min一代）同位素標(biāo)記技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾實(shí)驗(yàn)原理：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，利用離心技術(shù)可以在試管中分離開(kāi)含有不同N元素的DNA。DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①先用15NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌②讓大腸桿菌繁殖若干代（DNA幾乎都是15N標(biāo)記）③將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中④在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA⑤將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心管中DNA的位置DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)【合作探究】教材P53-55DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)演繹推理繪制DNA的半保留復(fù)制、全保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)過(guò)程及預(yù)期結(jié)果第二代半保留復(fù)制15N/15N__DNA15N/14N__DNA15N/14N__DNA14N/14N__

DNA15N/14N__DNA大腸桿菌在15N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代提取DNA離心轉(zhuǎn)移到14N的培養(yǎng)液中提取DNA離心提取DNA離心細(xì)胞分裂一次第一代細(xì)胞分裂兩次如果對(duì)親代、子一代、子二代的DNA都分別進(jìn)行離心，結(jié)果會(huì)怎樣分布？重帶(下部)15N/15N-DNA中帶(中間)15N/14N-DNA輕帶(上部)14N/14N-DNA中帶(中間)15N/14N-DNADNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)全保留復(fù)制親代子一代子二代15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA細(xì)胞分裂轉(zhuǎn)移到14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂提取DNA離心提取DNA離心提取DNA離心15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNADNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)15N14N14N14N15N14N親代子一代子二代細(xì)胞分裂15N15N轉(zhuǎn)移到14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂提取DNA離心15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA半保留復(fù)制提取DNA離心提取DNA離心14N/14N-DNA

全重全中14N/14N15N/14N15N/15N親代子一代

子二代輕中重DNA復(fù)制方式為

復(fù)制。得出結(jié)論半保留作出假設(shè)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證【小結(jié)】

得出結(jié)論1.DNA是如何復(fù)制的?提出問(wèn)題2.DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制3.子代DNA可能的情況及如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種現(xiàn)象4.通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證假說(shuō)

∣演繹法5.DNA以半保留的方式復(fù)制DNA半保留復(fù)制過(guò)程【合作探究】教材P55-56完成以下問(wèn)題有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前間期（細(xì)胞分裂前的間期）時(shí)間：場(chǎng)所:真核生物：原核生物：病毒：

親代DNA的兩條鏈為模板合成子代DNA的過(guò)程。細(xì)胞核主要在擬核中宿主細(xì)胞內(nèi)概念：過(guò)程:（主要）、葉綠體、線粒體DNA半保留復(fù)制過(guò)程解旋：在ATP的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開(kāi)。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶解旋酶：使氫鍵斷裂DNA半保留復(fù)制過(guò)程合成子鏈：游離的4種脫氧核苷酸按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則隨機(jī)地與兩條母鏈的堿基配對(duì)，確定子鏈的脫氧核苷酸排列順序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT氫鍵自動(dòng)形成，不需要酶DNA半保留復(fù)制過(guò)程合成子鏈：在DNA聚合酶的催化下把單個(gè)的脫氧核苷酸連接到子鏈上。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP

子鏈的合成方向：

5'端→3'端形成磷酸二酯鍵DNA半保留復(fù)制過(guò)程形成子代DNA分子：每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'子代DNA均含有原來(lái)的一條母鏈和一條新合成的子鏈過(guò)程DNA半保留復(fù)制過(guò)程條件:原則:③能量親代DNA的兩條鏈4種游離的脫氧核苷酸解旋酶（解螺旋，破壞氫鍵）、DNA聚合酶（形成磷酸二酯鍵）等由細(xì)胞代謝提供的ATP①模板②原料④酶

堿基互補(bǔ)配對(duì)原則從子鏈的5'端向3'端延伸方向:邊解旋邊復(fù)制

(從過(guò)程上看)半保留復(fù)制(從結(jié)果上看)形成兩個(gè)完全相同的DNA分子特點(diǎn)結(jié)果DNA復(fù)制的過(guò)程意義將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。準(zhǔn)確復(fù)制的原因(1)獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板。(2)通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)保證了復(fù)制準(zhǔn)確地進(jìn)行。(1)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？

分別作用于圖2中哪個(gè)部位？(2)圖1中的a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中，

哪些鏈堿基排列順序相同？堿基排列順序相同

：

a和c，

b和d解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯鍵氫鍵

a、d是

子鏈

畫(huà)出

一個(gè)被15N標(biāo)記的DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)3代的DNA復(fù)制過(guò)程：

親代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N無(wú)論DNA復(fù)制多少次，含有15N-DNA分子永遠(yuǎn)只有個(gè)，鏈也是

條兩

21222315N15N14N14N半保留復(fù)制兩

DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算親代第一代第二代第n代….…….15N15NDNA分子數(shù)子代DNA分子數(shù)含15N的DNA分子數(shù)含14N的DNA分子數(shù)只含15N的DNA分子數(shù)只含14N的DNA分子數(shù)2n個(gè)2個(gè)2n個(gè)0個(gè)2n-2個(gè)DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算親代第一代第二代第n代….…….15N15N脫氧核苷酸鏈數(shù)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)子代含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)子代含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)2n+1條2條2n+1-2條復(fù)制消耗脫氧核苷酸鏈數(shù)設(shè)親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個(gè)。經(jīng)過(guò)n次復(fù)制共消耗游離的該種脫氧核苷酸第n次復(fù)制共消耗游離的該種脫氧核苷酸m×(2n-1)個(gè)m×2n-1個(gè)DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算注意“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,但后者只包括第n次的復(fù)制。注意堿基的單位是“對(duì)”還是“個(gè)”。切記在DNA復(fù)制過(guò)程中,無(wú)論復(fù)制了幾次,含有母鏈的DNA分子都只有兩個(gè)?？辞逶囶}中問(wèn)的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”,“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞,以免掉進(jìn)陷阱。DNA復(fù)制有關(guān)計(jì)算注意事項(xiàng)課本p561.DNA復(fù)制是在為細(xì)胞分裂進(jìn)行必要的物質(zhì)準(zhǔn)備。據(jù)此判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA復(fù)制與染色體復(fù)制是分別獨(dú)立進(jìn)行的。（

）（2）在細(xì)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(fù)制也是在這個(gè)時(shí)期完成。

（

）

××2.DNA的復(fù)制保證了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是（）A.復(fù)制均在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行

B.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性C.1個(gè)DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生4個(gè)DNA分子D.游離的脫氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子鏈B葉綠體、線粒體、原核生物和DNA病毒無(wú)細(xì)胞核2個(gè)DNA聚合酶DNA的復(fù)制發(fā)生在間期3.將DNA雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其分裂3次，下列敘述正確的是（

）A.所有的大腸桿菌都含有15NB.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2C.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8C1.雖然DNA復(fù)制通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)在很大程度上保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性，但是，DNA平均每復(fù)制109個(gè)堿基對(duì)，就會(huì)產(chǎn)生1個(gè)錯(cuò)誤。請(qǐng)根據(jù)這一數(shù)據(jù)計(jì)算，約有31.6億個(gè)堿基對(duì)的人類(lèi)基因組復(fù)制時(shí)可能產(chǎn)生多少個(gè)錯(cuò)誤？這些錯(cuò)誤可能產(chǎn)生什么影響？可能有31.6×2×108÷109≈6個(gè)堿基發(fā)生錯(cuò)誤，產(chǎn)生的影響可能很大，也可能沒(méi)有影響。DNA半保留復(fù)制過(guò)程拓展原核生物與真核生物DNA復(fù)制區(qū)別

多起點(diǎn)雙向復(fù)制單起點(diǎn)雙向復(fù)制某DNA分子有堿基200對(duì)，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占?jí)A基總數(shù)的60%，則該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次所需游離的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)為A．80B．160C．240D．320將用15N標(biāo)記的一個(gè)DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基中，讓其復(fù)制二次，則含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脫氧核苷酸鏈占全部DNA單鏈的比例依次是A．1/21/4B．1/41/4C．1/41/8D．1/21/8(2022·泰安)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5000個(gè)堿基對(duì)組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3×104B．復(fù)制過(guò)程需要2.1×104個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸C．含有放射性的子代DNA分子的兩條鏈都有放射性D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為1∶3有絲分裂中染色體標(biāo)記情況拓展題型DNA復(fù)制后DNA分子存在位置與去向

用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行兩次有絲分裂，情況如圖所示：過(guò)程圖解第一次有絲分裂形成的兩個(gè)細(xì)胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態(tài)”，即15N/14N－DNA；第二次有絲分裂形成的子細(xì)胞有多種可能性，含有放射性的細(xì)胞有2或3或4個(gè)。蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)