3.3DNA的復(fù)制學(xué)習(xí)目標(biāo)運(yùn)用假說(shuō)—演繹法探究DNA的復(fù)制方式，概述DNA通過(guò)半保留方式進(jìn)行復(fù)制。01通過(guò)對(duì)DNA半保留復(fù)制方式的學(xué)習(xí)，理解DNA的準(zhǔn)確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定遺傳的基礎(chǔ)。02概述DNA復(fù)制的條件、過(guò)程和特點(diǎn)。03inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選1、復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準(zhǔn)確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,暗示DNA的復(fù)制可能需要先解開(kāi)DNA雙螺旋的兩條鏈,然后通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈。2、為什么用“可能”？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證據(jù)之上。情境導(dǎo)入DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開(kāi)，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂；解開(kāi)的兩條單鏈分別作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，

通過(guò)形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上；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，這種復(fù)制方式被稱做半保留復(fù)制。1.沃森和克里克提出DNA自我復(fù)制假說(shuō)：半保留復(fù)制對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)（1）半保留復(fù)制（2）全保留復(fù)制（3）彌散復(fù)制2.其他觀點(diǎn)——全保留復(fù)制、彌散復(fù)制全保留復(fù)制：DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。彌散復(fù)制：DNA復(fù)制是隨機(jī)的。對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)

如何來(lái)證明那個(gè)觀點(diǎn)是正確的？梅塞爾森和斯塔爾實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題要通過(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。如何做區(qū)分親代和子代的DNA，又如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察呢？DNA以什么方式復(fù)制？作出假設(shè)DNA以半保留方式復(fù)制（全保留、分散）DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)---假說(shuō)-演繹法同位素標(biāo)記技術(shù)

資料：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；如何做區(qū)分親代和子代的DNA？DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)---假說(shuō)-演繹法實(shí)驗(yàn)中，復(fù)制后的DNA分子混合在一起的，不易分離，怎么解決這個(gè)問(wèn)題？15N15N15N14N14N14N密度梯度離心重帶中帶輕帶DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)---假說(shuō)-演繹法離心技術(shù)大腸桿菌在含15N的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代，轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液，不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA，再將提取的DNA進(jìn)行離心，觀察離心后試管中DNA的位置?；静襟E15N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA15N/

14N14N/15N14N/14N14N/14N親代子一代演繹推理半保留復(fù)制全部位于重帶全部位于中帶1/2位于輕帶1/2位于中帶離心離心離心DNA復(fù)制一次據(jù)此推測(cè)，子三代的結(jié)果是？子二代DNA復(fù)制一次子三代DNA復(fù)制一次15N/15N14N/

15N14N/14N14N/

15N15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N14N/14N14N/14N14N/14N親代子一代演繹推理全保留復(fù)制全部位于重帶1/2位于輕帶1/2位于重帶3/4位于輕帶1/4位于重帶離心離心離心DNA復(fù)制一次據(jù)此推測(cè)，子三代的結(jié)果是？子二代DNA復(fù)制一次子三代DNA復(fù)制一次15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N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F1:15N14N15N14N中密度帶F2:15N14N15N14N15N14N15N14N中密度帶P:高密度帶演繹推理彌散復(fù)制演繹推理預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制親代第一代第二代親代第一代第二代親代第一代第二代演繹推理總結(jié)結(jié)論：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)制是分散復(fù)制細(xì)胞再分裂一次轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證親代子一代DNA復(fù)制一次子二代DNA復(fù)制一次15N/15N-DNA15N/

14N14N/15N14N/14N14N/14N15N/

14N14N/15N得出結(jié)論發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提出假說(shuō)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證半保留復(fù)制、全保留復(fù)制或分散復(fù)制推理、探究幾種復(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)果結(jié)論：DNA復(fù)制是半保留復(fù)制DNA是如何復(fù)制的?證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究的方法——假說(shuō)演繹法跟蹤訓(xùn)練1.將擬核的大型環(huán)狀DNA雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌，于14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，分裂4次后，下列敘述正確的是()A.所有大腸桿菌都含有15N，所有大腸桿菌都含有14NB.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的大型環(huán)狀DNA分子占全部大型環(huán)狀DNA分子的比例為1/8√跟蹤訓(xùn)練2.將15N標(biāo)記的親代大腸桿菌（其DNA經(jīng)密度梯度離心后如圖甲），轉(zhuǎn)至以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，每20分鐘繁殖一代，收集并提取DNA，進(jìn)行密度梯度離心，如圖為離心結(jié)果模擬圖。下列有關(guān)敘述正確的是()

A.乙是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復(fù)制一代的結(jié)果B.繁殖三代后含15N的DNA分子與含14N的DNA分子比為1：4C.出現(xiàn)丙結(jié)果至少需要40分鐘D.若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開(kāi)后再離心，其結(jié)果也能判斷DNA的復(fù)制方式√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?閱讀P55：思考下列問(wèn)題：DNA復(fù)制的過(guò)程1.概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)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（環(huán)狀DNA）；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（S期），隨著染色體的復(fù)制而完成。3.場(chǎng)所DNA的復(fù)制

①模板：

②原料：

③能量④酶：親代DNA的兩條鏈4種游離的脫氧核苷酸解旋酶(破壞氫鍵、打開(kāi)雙鏈）DNA聚合酶（將游離的脫氧核苷酸連接到單鏈上，催化磷酸二酯鍵形成）等ATP形成兩個(gè)完全相同的DNA分子5.條件6.特點(diǎn)8.結(jié)果7.方向從子鏈的5'端向3'端延伸DNA的復(fù)制邊解旋邊復(fù)制

(從過(guò)程上看)半保留復(fù)制(從結(jié)果上看)9.意義將遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保證了遺傳信息的連續(xù)性。1.半保留復(fù)制—準(zhǔn)確性2.邊解旋邊復(fù)制①精確的模板：獨(dú)特雙螺旋結(jié)構(gòu)②原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)高效性3.雙向復(fù)制4.多起點(diǎn)復(fù)制（真核生物）原因DNA的復(fù)制10.特性11.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堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。跟蹤訓(xùn)練1.DNA分子復(fù)制時(shí)，解旋酶作用的部位應(yīng)該是()A.腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤之間的氫鍵B.腺嘌呤與胸腺嘧啶之間的氫鍵C.脫氧核糖與含氮堿基之間的化學(xué)鍵D.脫氧核糖與磷酸之間的化學(xué)鍵√跟蹤訓(xùn)練2.如圖是DNA復(fù)制過(guò)程的示意圖，圖中a、b表示相關(guān)酶。下列有關(guān)敘述正確的是()A.a表示DNA聚合酶，其作用是催化形成氫鍵B.b表示解旋酶，其作用是連接脫氧核苷酸合成子代DNA鏈C.新合成的兩條子鏈的堿基排列順序相同D.邊解旋邊復(fù)制的方式提高了DNA復(fù)制的效率√DNA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)制實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論基本條件過(guò)程特點(diǎn)用15N標(biāo)記DNA大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，在不同時(shí)刻提取DNA并進(jìn)行分離親代：一條DNA帶（底部）第一代：一條DNA帶（中間）第二代：兩條DNA帶（中間、上部）DNA復(fù)制是半保留復(fù)制解旋合成子鏈重新螺旋模板酶能量原料DNA的兩條鏈四種脫氧核苷酸邊解旋邊復(fù)制解旋酶DNA聚合酶證明參與參與小結(jié)

親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，則①子代DNA分子數(shù)：②含親代母鏈的DNA分子數(shù)：⑤不含親代母鏈的DNA分子數(shù)：2n個(gè)2個(gè)2n-2個(gè)⑥含親代母鏈的DNA分子數(shù)與子代DNA分子數(shù)之比為：2/2n④只含親代母鏈的DNA分子數(shù)：0個(gè)DNA復(fù)制中的有關(guān)計(jì)算③含子代新合成鏈的DNA分子數(shù)：2n個(gè)

①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)：③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)：2n+1條2條2n+1-2條親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，則DNA復(fù)制中的有關(guān)計(jì)算有關(guān)DNA復(fù)制的計(jì)算活動(dòng)探究二：將普通的大腸桿菌（DNA種含14N）放在含15N的培養(yǎng)液培養(yǎng)，若親代DNA分子中含有腺嘌呤脫氧核苷酸m個(gè)，（1）1次復(fù)制需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（2）2次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（3）n次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？14N15N14N15N15N15N15N15N復(fù)制2次：14N14N親代漢水丑生侯偉作品14N14N15N15N復(fù)制1次：m個(gè)3m個(gè)m(2n－1)個(gè)活動(dòng)探究三：將普通的大腸桿菌（DNA種含14N）放在含15N的培養(yǎng)液培養(yǎng)，若親代DNA分子中含有腺嘌呤脫氧核苷酸m個(gè)，（1）第1次復(fù)制需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（2）第2次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（3）第n次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？有關(guān)DNA復(fù)制的計(jì)算m個(gè)2m個(gè)m·2n－1個(gè)14N15N14N15N15N15N15N15N14N14N親代漢水丑生侯偉作品14N14N15N15N復(fù)制1次：復(fù)制2次：

m（2n-1）（1）則經(jīng)過(guò)n次復(fù)制共需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：（2）第n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：m

×2n-1親代DNA分子經(jīng)n次若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則DNA復(fù)制中的有關(guān)計(jì)算第一注意“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，但后者只包括第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，以免掉進(jìn)陷阱。關(guān)于“DNA復(fù)制”的四點(diǎn)“注意”有關(guān)DNA復(fù)制的計(jì)算1.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)制三次，則含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是：（）A．1/2B．1/4C．1/6D．1/82.某一個(gè)DNA分子的堿基總數(shù)中，腺嘌呤為200個(gè)，復(fù)制n次后，消耗周圍環(huán)境中含腺嘌呤的脫氧核苷酸3000個(gè)，該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了幾次（是第幾代）（）A．三次（第四代）B．四次（第五代）C．五次（第六代）D．六次（第七代）課堂檢測(cè)3.一個(gè)被15N標(biāo)記的DNA分子，以含14N的4種脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制3次，則含15N的脫氧核苷酸鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例是()A.1/2 B.1/4C.1/6 D.1/8課堂檢測(cè)4.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是多少？(

)

A．40n－1B．40nC．40×2n－1D．40×(2n－1)

一、概念檢測(cè)1．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)期完成的。

（

）××2．DNA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B3．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1/8C細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記的問(wèn)題---①有絲分裂①有絲分裂中染色體標(biāo)記情況分析一個(gè)含有2n條染色體的細(xì)胞，其染色體DNA的兩條鏈都被標(biāo)記，在不含有標(biāo)記的原料中進(jìn)行有絲分裂。細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記的問(wèn)題---①有絲分裂①有絲分裂中染色體標(biāo)記情況分析前中期后期子細(xì)胞染色體總數(shù)2n4n2n標(biāo)記染色體數(shù)2n4n2n標(biāo)記單體數(shù)4n