1、DNA的復(fù)制,生物親子代之間是通過 傳遞遺傳信息的，那么親代的遺傳物質(zhì)如何“多出一份”來傳遞給子代？,問題探討,遺傳物質(zhì),何謂 DNA分子的復(fù)制？,以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子過程稱為DNA分子的復(fù)制,那么DNA是如何復(fù)制？,最早提出的DNA分子復(fù)制模型有三種:,一、對DNA分子復(fù)制的推測,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.彌散型復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的,探究一：DNA分子復(fù)制的方式,全保留復(fù)制,半保留復(fù)制,彌散復(fù)制,假說-演繹法,【作出假設(shè)】,假設(shè)2：若子代DNA兩條鏈_，

2、為全保留復(fù)制,假設(shè)1：若子代DNA兩條鏈_， 為半保留復(fù)制,都是母鏈或都是子鏈,一條母鏈一條子鏈,2、如何區(qū)分母鏈和子鏈,同位素標(biāo)記法：,密度梯度離心,3、復(fù)制后的DNA分子混合在一起的，不易分離，如何將不同標(biāo)記的DNA分開呢？,6,提取DNA，進(jìn)行密度梯度離心,15N，14N來區(qū)分子鏈和母鏈,15N/14N（一條鏈為14N，一條15N的DNA分子）,15N/15N（雙鏈均為15N的DNA分子）,14N/14N（雙鏈均為14N的DNA分子）,的DNA分子位于最上層 的DNA分子位于最下層 的DNA分子位于中間, 14N/14N、15N/14N、15N/15N這三種分子的，密度大小為14N/14

3、N 15N/14N 15N/15N,則其密度梯度離心的結(jié)果是：,14N/14N,15N/14N,15N/15N,用15N標(biāo)記親代DNA是的，放在14N的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)， 1、DNA是半保留復(fù)制，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？組成是怎樣的?離心后的分布？ 2、DNA是全保留復(fù)制，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？組成是怎樣的?離心后的分布？,【演繹推理】,15N/15N-重型DNA(全部),15N/14N-中型DNA(全部),15N/14N-中型DNA(1/2),14N/14N-輕型DNA(1/2),半保留復(fù)制,15N/15N-重型DNA(全部),15N/15N-

4、重型DNA(1/2),15N/15N-重型DNA(1/4),14N/14N-輕型DNA(3/4),全保留復(fù)制,子一代,子二代,親 代,14N/14N-輕型DNA(1/2),DNA為半保留復(fù)制,15,15,14,15,14,15,14,15,14,14,14,15,14,14,15N/15N,15N/14N,14N/14N,15N/14N,15N,14N,密度大,密度小,親代,14N第一代 子代,14N第二代 子代,繼續(xù) 培養(yǎng),證明DNA分子復(fù)制的實(shí)驗(yàn)示意圖,放入盛有氯化銫溶液的試管中離心處理,輕鏈帶 含14N,重鏈帶 含15N,雜合鏈帶 含14N和15N,輕鏈帶（含14N）,雜合鏈帶（含14N

5、和15N）,繼續(xù) 培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的,請畫出60分鐘時提取DNA的離心后的鏈帶,【驗(yàn)證假設(shè)】,作出假設(shè),演繹推理,驗(yàn)證假設(shè),【小結(jié)】,（2）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,（3）通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,探究一：DNA復(fù)制的方式,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的,第一代,第二代,第三代,第四代,無論DNA復(fù)制多少次，含有原來母鏈的DNA分子永遠(yuǎn)只有兩條,2、半保留復(fù)制過程的DNA變化示意圖,親代DNA分子,復(fù)制1次,復(fù)制2次,復(fù)制3次,4,8,2,=21,=22,=23,【分析】,15N,14N,無論DNA復(fù)制多少次，含有原來母鏈的DNA分子

6、 永遠(yuǎn)只有兩條,(1)子代DNA分子數(shù)為2n個。,含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。,不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n-2)個。,(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條。,親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。,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)。,親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個,n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m(2n-1)個。,第n次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m2n-1個。,DNA復(fù)制n次的有關(guān)計(jì)算規(guī)律,變通1：親代母鏈與子代DNA鏈數(shù)之比為： 變通2：含親代母鏈的DNA分子數(shù)與子代DNA分子數(shù)之比為：,1/2n,2/ 2n,變通3：堿基總數(shù)失去H2O數(shù)2,例如：一

7、個DNA分子片段，經(jīng)水分解消耗88個水分子，得到多少個脫氧核苷酸？,90,科恩伯格 (美),4種脫氧核苷酸,DNA人工合成系統(tǒng),探究二：DNA復(fù)制的條件,實(shí)驗(yàn)一：將大腸桿菌中提取出的DNA聚合酶加到具有足量的四種脫氧核苷酸的試管中。培養(yǎng)在適宜溫度的條件下，一段時間后，測定其中的DNA含量。,酶,實(shí)驗(yàn)二：在上述試管中加入少量DNA片段和ATP，培養(yǎng)在適宜的溫度條件下，一段時間后，測定其中的DNA含量。,DNA片段,ATP,沒有DNA合成,DNA含量增加,4種脫氧核苷酸,探究二：DNA復(fù)制的條件,原料 能量 催化劑 模板,4種脫氧核苷酸,ATP,酶,DNA分子,酶,DNA片段,ATP,4種脫氧核苷

8、酸,探究二：DNA復(fù)制的條件,？,閱讀課本P72圖4-11，思考： DNA分子的復(fù)制過程主要包括哪些步驟？,三、復(fù)制的過程,解旋酶催化（氫鍵斷裂）,解旋：,模板,（在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進(jìn)行）,合成子鏈（復(fù)制和延伸）：以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對,母鏈（舊鏈） 子鏈（新鏈）,重新螺旋，形成兩個子代DNA:,同時進(jìn)行(邊解旋邊復(fù)制）,DNA的復(fù)制過程,討論： 二條母鏈的堿基順序是否相同？ 二條子鏈的堿基順序是否相同？ 新合成的二個DNA堿基順序是否相同？,DNA分子復(fù)制的過程,互補(bǔ),互補(bǔ),相同,DNA分子是在什么時間進(jìn)行復(fù)制的？,在減數(shù)第一次分裂前的間期進(jìn)行復(fù)制,有絲分裂在間期

9、進(jìn)行復(fù)制,新復(fù)制兩個子代DNA分子是在什么時間分離的？,在減數(shù)第二次分裂的后期,有絲分裂在后期,1.概念： 2.場所： 3.時期： 4.條件 5.復(fù)制過程： 6.準(zhǔn)確復(fù)制原因,有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期,模板：,原料：,能量：,酶：,DNA的兩條母鏈,游離的4種脫氧核苷酸（A、G、C、T）,ATP,DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等,DNA雙鏈提供精確的模板,細(xì)胞核（主要）、線粒體、葉綠體,解旋合成互補(bǔ)子鏈形成子代DNA,堿基互補(bǔ)配對原則,DNA的復(fù)制就是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程,三、DNA分子復(fù)制的過程,邊解旋復(fù)制,半保留復(fù)制,多起點(diǎn)復(fù)制,7、DNA復(fù)制的

10、特點(diǎn)：,8.DNA分子的復(fù)制實(shí)質(zhì)(意義)？,DNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳 給了子代，從而保證了物種的相對穩(wěn)定性，保持了遺傳信息的連續(xù)性，使得種族得以延續(xù)。,聚焦：DNA復(fù)制中的變異,堿基互補(bǔ)配對差錯導(dǎo)致基因突變,/1、圖中一、二、三表示DNA復(fù)制的過程 一表示_，這一過程中，DNA 分子在 的作用下，兩條扭成螺旋的 長鏈開始_。 二表示 。每條 母鏈在一些_ _的作用下，鏈上的 堿基按照_與周圍環(huán) 境中游離的_來配對. 三表示_。,解旋,解旋酶,以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對,解開,DNA聚合酶,堿基互補(bǔ)配對原則,脫氧核苷酸,形成兩個新的DNA分子,2、在DNA分子中，由于組成脫氧核苷酸的堿基

11、有4種 （A、G、C、T），因此，構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷 酸也有4種，它們的名稱是： 、 、 、 。,腺嘌呤脫氧核苷酸,鳥嘌呤脫氧核苷酸,胞嘧啶脫氧核苷酸,胸腺嘧啶脫氧核苷酸,3、從DNA分子的復(fù)制過程可以看出，DNA分子復(fù)制 需要 、 、 、和_等條件。DNA分子的 結(jié)構(gòu)能夠?yàn)閺?fù)制提供精確的模板，通過 保證了復(fù)制能夠正確地進(jìn)行。,模板,原料,能量,酶,雙螺旋,堿基互補(bǔ)配對,4、將單個的脫氧核苷酸連接成DNA分子的主要的酶是 （ ） A、DNA連接酶 B、DNA酶 C、DNA解旋酶 D、DNA聚合酶 5、1條染色單體含有1個雙鏈的DNA分子，那么，四分體 時期中的1條染色體含有（ ） A、4

12、個雙鏈的DNA分子 B、2個雙鏈的DNA分子 C、2個單鏈的DNA分子 D、1個雙鏈的DNA分子,D,B,6、以DNA的一條鏈“ATC”為模板，經(jīng)復(fù)制后的子鏈?zhǔn)牵?） A. “TAG” B. “UAG” C. “TAC” D. “TUG”,A,7、一個DNA分子經(jīng)過3次復(fù)制后，保留 有原來母鏈的子代DNA分子占全部子代 DNA分子的比例為（ ）; 原來的母鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例為( )。 A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16,B,C,2/23=1/4,2/（232）=1/8,8、已知某DNA分子中含腺嘌呤(A)200個，占全部DNA堿基總數(shù)的20%，該DNA連續(xù)復(fù)制4次，環(huán)境中

13、消耗游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸（C）的數(shù)目為( ) A.1600個 B.3200個 C.4500個 D.4800個,【解析】 (1)求出該DNA分子中共含有多少個脫氧核糖核苷酸： 200/20%=1000(個) (2)求出該DNA分子中含有多少個胞嘧啶脫氧核糖核 苷酸：1000-(2002)/2=300(個) (3)求出復(fù)制4次需多少個胞嘧啶脫氧核苷酸： （241）300=4500(個),C,、G0、G1、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：G0 、G1 、G2 。,A,B,D,、G2代在、三條帶中DNA數(shù)的比例是 。,0:1:1,9、以含有31P標(biāo)志的大腸桿菌放入32P的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)2

14、代。離心結(jié)果如右：,能力提升,、上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了DNA的復(fù)制方式是 。,31P,31P 和32P,、圖中 兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是： ， 。,半保留復(fù)制,10.1個DNA分子經(jīng)過4次復(fù)制，形成16個DNA分子，其中含有最初DNA分子長鏈的DNA分子有（ ） A. 2個 B. 8個 C. 16個 D. 32個 11.DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的（ ） A.分裂前期 B. 分裂中期 C. 分裂后期 D. 分裂間期,12.下列關(guān)于DNA復(fù)制的說法，其中不正確的是（ ） A. DNA復(fù)制過程中需要酶的催化 B. DNA復(fù)制過程中需要的能量直接由糖類提供 C. DNA 分子是邊解

15、旋復(fù)制的 D. DNA 復(fù)制過程中兩條母鏈均可作模板 13.以DNA的一條鏈“ATC”為模板，經(jīng)復(fù)制后的子鏈?zhǔn)牵?） A. “TAG” B. “UAG” C. “TAC” D. “TUG”,14.由15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA，然后又將14N來供給這種細(xì)菌，于是該細(xì)菌便用14N來合成DNA，假設(shè)細(xì)菌連續(xù)分裂三次產(chǎn)生了八個新個體，它們中含14N鏈的DNA與15N鏈的DNA比例是（ ） A、4：1 B、2：1 C、1：1 D、3：1,A,15.在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N-DNA（對照）；在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N-DNA（親代）。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（I和II），用離心的方法分離得到的結(jié)果如下表所示，請分析：,（1）由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推出第一代（I）細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)?，另一條鏈?zhǔn)?。 （2）中鏈含有氮元素是 。 （3）將第一代（I）轉(zhuǎn)移到含15N的培養(yǎng)基上繁殖一代，將所得到的細(xì)菌的DNA用同樣方法分離。那么得到的輕中重鏈情況是 （4）上述實(shí)驗(yàn)表明DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)是,15N母鏈,14N新鏈,15N和14N,1/2中鏈，1/