廣東省惠東縣平海中學(xué)生物(人教版)必修二：33 DNA的復(fù)制

1、最早提出的最早提出的DNADNA復(fù)制模型有三種復(fù)制模型有三種: :1 1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，、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；完全沒有舊的部分；2 2、半保留復(fù)制：形成的分子、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的一半是新的，一半是舊的；3 3、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子中、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的新舊都有，但分配是隨機組合的復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次一、對一、對DNADNA復(fù)制的推測復(fù)制的推測沃森和克里克推測是沃森和克里克推測是半保留復(fù)制模型半保留復(fù)制模型2、如果要你來設(shè)計實驗，你認(rèn)為最基本的思路是什

2、么？、如果要你來設(shè)計實驗，你認(rèn)為最基本的思路是什么？ 把復(fù)制的單鏈和原來的鏈把復(fù)制的單鏈和原來的鏈做上標(biāo)記做上標(biāo)記，然后觀察它，然后觀察它在新在新DNA中出現(xiàn)的情況。中出現(xiàn)的情況。復(fù)制一次復(fù)制一次1、這些觀點各有不同，如何來證明那個觀點是正確的？、這些觀點各有不同，如何來證明那個觀點是正確的？只能用只能用實驗實驗來證明。來證明。一、對一、對DNADNA復(fù)制的推測復(fù)制的推測( (續(xù)續(xù)) )2 2 怎樣把不一樣的怎樣把不一樣的DNADNA分開呢？分開呢？N N 1 1 可以用什么同位素去標(biāo)記可以用什么同位素去標(biāo)記DNADNA？14N/14NDNA15N/14NDNA15N/15NDNA輕鏈輕鏈中鏈

3、中鏈重鏈重鏈實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：DNADNA的復(fù)制是以的復(fù)制是以半保留方式半保留方式進行的。進行的。重帶重帶(下部下部)1515N/ N/ 15N中帶中帶(中間中間)1515N/ N/ 14N輕帶輕帶(上部上部)1414N/ N/ 14N中帶中帶(中間中間)1515N/ N/ 14N親親 代代第一代第一代第二代第二代第三代第三代15N15N一個一個DNADNA分子復(fù)制幾代分子復(fù)制幾代后的情況如何？后的情況如何？拓展延伸拓展延伸一個一個DNADNA分子經(jīng)幾代復(fù)制后的所有分子經(jīng)幾代復(fù)制后的所有DNADNA中：中：2 2 所有所有DNADNA與原與原DNADNA所帶的遺傳信息（脫氧核苷酸序列）所帶的

4、遺傳信息（脫氧核苷酸序列）完全相同（變異除外）。完全相同（變異除外）。1 1 只有兩個只有兩個DNADNA分子含有原分子含有原DNADNA鏈。鏈。世代世代分 子分 子總數(shù)總數(shù)DNADNA分子在離心管中位分子在離心管中位置置不同不同DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子之比分子之比1515N N分子分子雜種分子雜種分子1414N N分子分子0 01 12 23 3n n根據(jù)上面實驗過程根據(jù)上面實驗過程, ,完成下列表格完成下列表格全在下部全在下部12482n全在中部全在中部中中+ 上上中中+ 上上2/2n中中+(1- 2/ 2n)上上112/ 2n（1- 2/2n）拓展延伸拓展延伸 1

5、.DNA分子復(fù)制的概念是什么?2.DNA分子復(fù)制過程怎么進行? 3.DNA分子復(fù)制過程需要哪些條件?4.DNA分子復(fù)制過程有何特點? 5.DNA分子復(fù)制有何生物學(xué)意義?思考如下問題：思考如下問題：三、三、DNADNA復(fù)制的復(fù)制的過程過程DNA分子是在什么時間進行復(fù)制的？間期間期動物細(xì)胞有絲分裂周期圖1 1、某些藥物可以抑制腫瘤細(xì)胞、某些藥物可以抑制腫瘤細(xì)胞DNADNA的復(fù)制，從而達(dá)到控制癌癥的目的復(fù)制，從而達(dá)到控制癌癥的目的。這些藥物作用的細(xì)胞正處于細(xì)胞周期的（的。這些藥物作用的細(xì)胞正處于細(xì)胞周期的（ ） A A 間期間期 B B 前期前期 C C 中期中期 D D 不能確定不能確定隨學(xué)隨練：

6、隨學(xué)隨練：AAATTTGGGGCCCATC思考：1、DNA復(fù)制需要哪些基本條件？ 2、復(fù)制過程有何主要特點？ 3、復(fù)制形成的子代DNA和親代DNA 有何關(guān)系？三、三、DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程AAATTTGGGGCCCATCAGCTCGT游離的游離的脫氧核苷酸脫氧核苷酸與復(fù)制與復(fù)制有關(guān)的酶有關(guān)的酶注意，此處注意，此處氫鍵將被打開！氫鍵將被打開！三、三、DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程AAATTTGGGGCCCATCCAGTCGTDNADNA分子利用細(xì)胞提供的分子利用細(xì)胞提供的，在，在的作用下，的作用下，把兩條扭成螺旋的雙鏈解開，這個過程叫把兩條扭成螺旋的雙鏈解開，這個過程叫解旋解旋。三、

7、三、DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程AAATTTGGGGCCCATCCAGTCGT親代DNA的一條鏈作為模板三、三、DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程AAATTTGGGGCCCATCCTAGTCG還未解旋所以所以DNADNA復(fù)制特點之一是復(fù)制特點之一是: :邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制通過通過堿基互補堿基互補配對配對脫氧核苷酸脫氧核苷酸結(jié)合到母鏈上結(jié)合到母鏈上已在復(fù)制三、三、DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程AAATTTGGGGCCCATCAAATTTGGGGCCCATC一個子代DNA另一個子代DNA形成兩條完全相同的子代DNATTTGGCTCAAATTTGGGGCCCATCAAAGGCCA新合成的新

8、合成的一條鏈一條鏈(子鏈子鏈)所以DNA復(fù)制特點之二是:進行半保留復(fù)制DNADNA復(fù)制后產(chǎn)生的每個子代復(fù)制后產(chǎn)生的每個子代DNADNA分子中，都有一條分子中，都有一條單鏈?zhǔn)窃瓎捂準(zhǔn)窃璂NADNA保留下來的，而另一條單鏈?zhǔn)切潞铣杀Ａ粝聛淼模硪粭l單鏈?zhǔn)切潞铣傻?。這種復(fù)制方式我們稱其為的。這種復(fù)制方式我們稱其為半保留復(fù)制半保留復(fù)制。DNA復(fù)制需什么條件？ 酶酶 ：能量能量原料：原料：模板：模板：解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等聚合酶等四種大量的脫氧核苷酸四種大量的脫氧核苷酸三、三、DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程DNADNA解開的兩條單鏈解開的兩條單鏈ATPATP為什么復(fù)制形成兩條完全相同的

9、為什么復(fù)制形成兩條完全相同的DNADNA，并且，并且它們都和親代它們都和親代DNADNA一樣？一樣？AGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+1、DNADNA分子的分子的獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制為復(fù)制DNADNA提供提供精確的模板精確的模板。為什么復(fù)制能形成兩條完全相同的為什么復(fù)制能形成兩條完全相同的DNADNA，并且，并且它們都和親代它們都和親代DNADNA一樣？一樣？AGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+2、堿基互補配對原則堿基互補配對原則保證了復(fù)制能夠保證了復(fù)

10、制能夠準(zhǔn)確無誤準(zhǔn)確無誤地進行地進行。思考：思考： DNA分子復(fù)制的意義？分子復(fù)制的意義？ DNADNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳通過復(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)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，使定性，保持了遺傳信息的連續(xù)性，使得種族得以延續(xù)。得種族得以延續(xù)。4.4.條件條件模板模板 酶酶 能量能量 原料原料1.1.概念概念3.3.場所場所 主要在細(xì)胞核內(nèi)主要在細(xì)胞核內(nèi)三、三、DNADNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程2.2.時間時間5.5.特點特點: : 6.6.方式方式: : 7.7.準(zhǔn)確復(fù)制的保證：準(zhǔn)確復(fù)制的保證：8.8.意義意義: : 有

11、絲分裂有絲分裂間期間期和減數(shù)第一次分裂前的和減數(shù)第一次分裂前的間期間期邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制半保留復(fù)制獨特的獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確模板提供精確模板堿基互補配對堿基互補配對保證準(zhǔn)確復(fù)制保證準(zhǔn)確復(fù)制保持遺傳信息的連續(xù)性，使種族得以延續(xù)。保持遺傳信息的連續(xù)性，使種族得以延續(xù)。以親代以親代DNADNA為模板合成子代為模板合成子代DNADNA的過程。的過程。材料分析題步驟步驟1 1：19561956年美國生物化學(xué)家康貝格在試管中，將大腸桿菌年美國生物化學(xué)家康貝格在試管中，將大腸桿菌中提取出的中提取出的DNADNA聚合酶聚合酶加人到具有加人到具有4 4種豐富的脫氧核苷酸種豐富的脫氧

12、核苷酸的人的人工合成體系中。結(jié)果工合成體系中。結(jié)果: :在試管中在試管中4 4種脫氧核苷酸不能合成種脫氧核苷酸不能合成DNADNA分子。分子。步驟步驟2 2：康貝格在上述試管中加人了康貝格在上述試管中加人了少量少量DNADNA分子分子和和ATPATP, , 培養(yǎng)培養(yǎng)在適宜溫度條件下在適宜溫度條件下, , 一段時間后一段時間后, , 測定其中測定其中DNADNA的含量。結(jié)的含量。結(jié)果：試管中的的果：試管中的的DNADNA含量增加。含量增加?！静牧弦弧俊静牧弦弧繂栴}：問題：實驗中加入的實驗中加入的DNADNA聚合酶、聚合酶、4 4種脫氧核苷酸，少量種脫氧核苷酸，少量DNADNA以及以及ATPATP

13、分別起什么作用分別起什么作用? ?根據(jù)實驗可知根據(jù)實驗可知, , 復(fù)制需要哪些必需復(fù)制需要哪些必需的條件的條件? ?條件：條件：酶酶 原料原料 模板模板 能量能量 生化分析得知，生化分析得知，間期間期細(xì)胞中細(xì)胞中脫氧核昔酸含量脫氧核昔酸含量開始時很開始時很低，不久急劇增加，以后又逐漸降低到初始水平。隨著低，不久急劇增加，以后又逐漸降低到初始水平。隨著脫氧核苷酸含量的動態(tài)變化，脫氧核苷酸含量的動態(tài)變化，DNADNA聚合酶的活性聚合酶的活性顯著增高。顯著增高。這說明什么問題？這說明什么問題？【材料【材料二二】【材料【材料三三】 將變形蟲放在有標(biāo)記過的脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，一將變形蟲放在有標(biāo)記過的脫氧

14、核苷酸培養(yǎng)液中，一段時間后，在段時間后，在細(xì)胞核中細(xì)胞核中首先發(fā)現(xiàn)首先發(fā)現(xiàn)有標(biāo)記的有標(biāo)記的DNADNA分子分子。這。這說明什么問題？說明什么問題？材料分析題DNADNA復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期。復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期。DNADNA復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞核中。復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞核中。變通：變通：親代母鏈與子代親代母鏈與子代DNADNA鏈數(shù)之比為：鏈數(shù)之比為： 含親代母鏈含親代母鏈DNADNA分子數(shù)與子代分子數(shù)與子代DNADNA分子數(shù)之比為：分子數(shù)之比為：規(guī)律規(guī)律1 1：親代親代DNADNA復(fù)制復(fù)制n n代代后，后，DNADNA分子數(shù)為個，分子數(shù)為個， 其中，含親代母鏈的其中，含親代母鏈的DNADNA分子數(shù)

15、為個，分子數(shù)為個， 含子代鏈的含子代鏈的DNADNA分子數(shù)為個，分子數(shù)為個， 只含親代母鏈的只含親代母鏈的DNADNA分子數(shù)為分子數(shù)為 個個， 只含子代鏈的只含子代鏈的DNADNA分子數(shù)是分子數(shù)是 個。個。1/2n2/ 2n2n22n2【尋找規(guī)律】02n2 2、某一噬菌體、某一噬菌體DNADNA分子用重氫標(biāo)記，問連續(xù)復(fù)制分子用重氫標(biāo)記，問連續(xù)復(fù)制5 5次，共產(chǎn)生次，共產(chǎn)生_個噬菌體，含重氫標(biāo)記的有個噬菌體，含重氫標(biāo)記的有_個，含重氫標(biāo)記的個，含重氫標(biāo)記的鏈占全部鏈占全部DNADNA鏈的鏈的 _ ，含重氫標(biāo)記的，含重氫標(biāo)記的DNADNA占全部占全部DNADNA的的_._.32322 21/321

16、/321/161/16隨學(xué)隨練：隨學(xué)隨練：規(guī)律規(guī)律2 2： 親代親代DNADNA分子經(jīng)分子經(jīng) n n 次次復(fù)制后，所需復(fù)制后，所需某種游某種游離的脫氧核苷酸數(shù)離的脫氧核苷酸數(shù)為：為： R a (2 n1) 其中：其中：a a 表示親代表示親代DNADNA含有的某種脫氧核苷數(shù)，含有的某種脫氧核苷數(shù)， n n 表示復(fù)制的次數(shù)。表示復(fù)制的次數(shù)?！局腔垩蹖ふ乙?guī)律】3 3、具有、具有100100個堿基對的個堿基對的1 1個個DNADNA分子區(qū)段，內(nèi)含分子區(qū)段，內(nèi)含4040個胸腺嘧啶，個胸腺嘧啶，如果連續(xù)復(fù)制如果連續(xù)復(fù)制2 2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸多少個次，則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸多少個（ ）

17、A A、60 B60 B、80 80 C C、120 D120 D、180180隨學(xué)隨練：隨學(xué)隨練：1 1、下面關(guān)于、下面關(guān)于DNADNA復(fù)制過程的描述，錯誤的是（復(fù)制過程的描述，錯誤的是（ ） A A 復(fù)制需要能量復(fù)制需要能量 B B邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制 C C 復(fù)制需要氨基酸和酶復(fù)制需要氨基酸和酶 D D 復(fù)制遵循堿基互補配對原則復(fù)制遵循堿基互補配對原則 鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：2 2、下列關(guān)于、下列關(guān)于DNADNA復(fù)制過程的正確順序是（復(fù)制過程的正確順序是（ ） 互補堿基對間氫鍵斷裂互補堿基對間氫鍵斷裂 互補堿基對之間形成氫鍵互補堿基對之間形成氫鍵DNADNA分子在解旋酶作用下解旋分子在

18、解旋酶作用下解旋 以母鏈為模板進行堿基互補配對以母鏈為模板進行堿基互補配對 子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) A A B B C C D D 鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)： 3、分析一個分析一個DNADNA分子時，發(fā)現(xiàn)有分子時，發(fā)現(xiàn)有30%30%的脫氧核苷酸含有腺嘌呤，的脫氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知，該分子中一條鏈上鳥嘌呤含量的最大值可占此鏈由此可知，該分子中一條鏈上鳥嘌呤含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的（堿基總數(shù)的（ ） A A、20% B20% B、30% 30% C C、40% D40% D、70%70%鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：、G G0 0、G G1 1、G G2 2三代三代DNADNA