第3節(jié)DNA的復(fù)制第3章基因的本質(zhì)半保留復(fù)制沃森和克里克提出DNA自我復(fù)制假說(shuō)：一、沃森和克里克對(duì)DNA復(fù)制方式的推測(cè)子代親代1.提出問(wèn)題：DNA以什么方式復(fù)制？二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究2.作出假設(shè)：DNA復(fù)制方式可能有三種半保留復(fù)制子代DNA中保留了親代DNA分子中的一條鏈全保留復(fù)制子代DNA的雙鏈都是新合成的分散復(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“雜合鏈”探究一：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？關(guān)鍵思路：通過(guò)實(shí)驗(yàn)區(qū)分親代和子代的DNA。探究二：DNA是肉眼看不可見(jiàn)的，用什么方法區(qū)分親代和子代的DNA,用什么方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察呢？科學(xué)方法？二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（探究）科學(xué)家：1958年，美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾研究方法：實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌同位素標(biāo)記法密度梯度離心法15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，它們的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，從而區(qū)分親代和子代的DNA。

利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同N元素的DNA二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究15N14N14N14N15N14N親代子一代子二代細(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（1）假設(shè)DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制演繹推理二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究親代子一代子二代細(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（2）假設(shè)DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制15N15N14N14N14N14N15N15N二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究演繹推理（3）假設(shè)DNA的復(fù)制是分散復(fù)制二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究PF1F215N15N提出DNA離心重帶提出DNA離心中帶提出DNA離心一條帶演繹推理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究結(jié)論：證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制排除DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制排除DNA的復(fù)制是分散型復(fù)制親代子一代子二代細(xì)胞再分裂一次15N14N15N15N14N14N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次15N14N提取DNA并離心提取DNA并離心提取DNA并離心實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二.對(duì)DNA復(fù)制方式的研究作出假說(shuō)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2.推測(cè)可能的復(fù)制方式3.演繹推理幾種復(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5.結(jié)論：DNA復(fù)制是半保留復(fù)制1.DNA是如何復(fù)制的?提出問(wèn)題假說(shuō)——演繹法4.證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論DNA復(fù)制方式的探究方法:探究三：將含有

15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則：(1)關(guān)于DNA分子數(shù)的計(jì)算：①子代含14N的DNA分子數(shù)＝②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝③不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)＝2n個(gè)2個(gè)(2n－2)個(gè)(2)關(guān)于脫氧核苷酸鏈數(shù)的計(jì)算：①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝②子代DNA所含親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝③子代DNA中新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條2條(2n＋1－2)條三、DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算:探究四：將普通的大腸桿菌（14N--DNA種）放在含15N的培養(yǎng)液培養(yǎng)，設(shè)親代DNA分子有腺嘌呤脫氧核苷酸m個(gè)（1）復(fù)制1次需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸（2）復(fù)制2次需要該游離的脫氧核苷酸（3）復(fù)制n次需要該游離的脫氧核苷酸（4）第n次復(fù)制需要該游離的脫氧核苷酸復(fù)制1次：m個(gè)復(fù)制2次：3m個(gè)復(fù)制n次：m(2n－1)個(gè)三、DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算:14N15N14N15N15N15N15N15N復(fù)制2次：14N14N親代漢水丑生侯偉作品14N14N15N15N復(fù)制1次：第n次復(fù)制：m.2n-1個(gè)第一注意“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，但后者只是第n次的復(fù)制。第二第三注意堿基的單位是“對(duì)”還是“個(gè)”。切記：在1個(gè)DNA復(fù)制過(guò)程中，無(wú)論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸鏈的DNA分子僅有兩個(gè)。第四看清：試題中問(wèn)的是“DNA分子數(shù)”？還是“鏈數(shù)”？是“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞，跳過(guò)陷阱。關(guān)于“DNA復(fù)制”的四點(diǎn)“注意”1.DNA復(fù)制的概念是什么?時(shí)間？場(chǎng)所？2.DNA復(fù)制過(guò)程怎么進(jìn)行?3.DNA復(fù)制過(guò)程需要哪些條件?4.DNA復(fù)制過(guò)程有何特點(diǎn)?5.DNA復(fù)制有何生物學(xué)意義?探究五：閱讀P.55，思考解決下列問(wèn)題：四、DNA復(fù)制的過(guò)程四、DNA復(fù)制的過(guò)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(kāi)，氫鍵斷裂。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶四、DNA復(fù)制的過(guò)程2.合成子鏈：DNA聚合酶等以解開(kāi)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。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT四、DNA復(fù)制的過(guò)程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATPDNA聚合酶形成磷酸二酯鍵2.合成子鏈：DNA聚合酶等以解開(kāi)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。四、DNA復(fù)制的過(guò)程3.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)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'四、DNA復(fù)制的過(guò)程有絲分裂間期，減數(shù)分裂前的間期2.時(shí)間：3.場(chǎng)所:1.概念：指以親代DNA的兩條鏈為模板合成子代DNA的過(guò)程。葉綠體、線(xiàn)粒體細(xì)胞核（主要）原核生物：病毒：宿主細(xì)胞內(nèi)擬核、細(xì)胞質(zhì)（質(zhì)粒）5.特點(diǎn)：4.條件：(2)原料：四種脫氧核苷酸(A、G、C、T)

(3)酶：解旋酶、DNA聚合酶等(4)能量：ATP(物質(zhì))1.半保留復(fù)制2.邊解旋邊復(fù)制高效3.雙向復(fù)制4.多起點(diǎn)復(fù)制（真核生物）(1)模板：親代DNA的兩條鏈(兩條母鏈)四、DNA復(fù)制的過(guò)程原核生物單起點(diǎn)（5）其它條件：引物：RNA環(huán)境條件：適宜溫度、PH一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)完全相同的DNA分子7.結(jié)果：9.意義：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)。從子鏈的5'端向3'端延伸6.方向:8.DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因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。四、DNA復(fù)制的過(guò)程第4節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段溫故.知新DNA蛋白質(zhì)染色質(zhì)

染色體ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTDNA是染色體的組成成分，染色體是DNA的主要載體。1條染色體1個(gè)DNA1條染色體2個(gè)DNA溫故.知新3.

基因在染色體上呈線(xiàn)性排列2.一條染色體上有多個(gè)基因1.染色體是基因的主要載體果蠅某X染色體上的部分基因短硬毛棒狀眼深紅眼朱紅眼截翅紅寶石眼白眼黃身1條染色體1個(gè)DNA（未復(fù)制）

基因多個(gè)材料1：

大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子，長(zhǎng)度約為4.7*106個(gè)堿基對(duì)，在DNA分子上分布著大約4.4*103個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1*103個(gè)堿基對(duì)。

(1)生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？生物體內(nèi)所有基因的堿基

總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相同嗎？如果不同，說(shuō)明了什么？一個(gè)DNA分子上含有多個(gè)基因（1）基因是DNA的片段（不是連續(xù)分布在DNA上的）基因A基因B基因C含有3個(gè)基因的DNA片段的模式圖非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段材料2：生長(zhǎng)在太平洋西北部的一種水母能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)樗傅腄NA上有一段長(zhǎng)度為5.17*103個(gè)堿基對(duì)的片段——綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，轉(zhuǎn)入了水母綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線(xiàn)的照射下，也能像水母一樣發(fā)光。(2)基因有什么功能？(2)基因的功能：具有遺傳效應(yīng)：能夠指導(dǎo)相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成從而控制生物體的性狀；能夠復(fù)制，將遺傳信息傳遞到下一代。發(fā)現(xiàn)并發(fā)展了綠色熒光蛋白（greenfluorescentprotein,GFP）2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所的科學(xué)家下村修（OsamuShimomura）哥倫比亞大學(xué)的馬丁·沙爾菲（MartinChalfie）加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的錢(qián)永?。≧ogerY.Tsien）熒光顯微鏡下的秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)

請(qǐng)從DNA水平上給基因下一個(gè)定義，要求既能反映基因與DNA的關(guān)系，

又能體現(xiàn)基因的作用?；颍和ǔＪ怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段，是生物體遺傳的功能單位和結(jié)構(gòu)單位。有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，這些病毒的基因又是什么呢？基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段(對(duì)RNA病毒而言)?；虻谋举|(zhì)從結(jié)構(gòu)上看：①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段

就是基因；②基因與DNA分子的結(jié)構(gòu)一樣，也是由四種

按一定順序排列而成的，也是雙螺旋結(jié)構(gòu)；③每個(gè)基因上脫氧核苷酸的

是特定的；④基因中堿基的

代表遺傳信息。不一定脫氧核苷酸數(shù)目及排列順序排列順序基因的本質(zhì)從功能上看：基因具有

，即基因能控制生物的性狀，基因是控制生物

的基本單位，特定的基因決定特定的性狀。從生物類(lèi)型上看：基因可以分成

和

。從分布上看：基因可以分為

和

。細(xì)胞核基因遺傳時(shí)遵循

，而細(xì)胞質(zhì)基因遺傳時(shí)

，表現(xiàn)為

。遺傳效應(yīng)性狀原核基因細(xì)胞核基因真核基因細(xì)胞質(zhì)基因孟德?tīng)栠z傳定律不遵循母系遺傳染色體DNA基因蛋白質(zhì)繪制概念圖表示“基因”、“脫氧核苷酸”、“DNA”、“染色體”的關(guān)系脫氧核苷酸(堿基)的排列順序表示遺傳信息基因脫氧核苷酸染色體DNA染色體是DNA的主要載體每條染色體上有_____個(gè)DNA分子基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段每個(gè)DNA分子含有_____個(gè)基因每個(gè)基因含有____個(gè)脫氧核苷酸許多許多1或2概念關(guān)系數(shù)量關(guān)系基因的基本單位是脫氧核苷酸是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)功能單位基因只在染色體上嗎？細(xì)胞核(染色質(zhì)/染色體)真核生物的基因主要位于染色體，少數(shù)位于線(xiàn)粒體和葉綠體。葉綠體線(xiàn)粒體基因DNA片段有遺傳效應(yīng)堿基的排列順序遺傳信息基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段主要位于染色體多樣性特性特異性位置【小結(jié)】定義決定堿基排列順序千變?nèi)f化堿基特定的排列順序DNA=基因+非基因片段2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白