DNA分子的復(fù)制最新版本

.,第3節(jié)DNA的復(fù)制,.,1.概念：,2.時(shí)間：,是指以親代DNA為模板，合成子代DNA的過(guò)程。,細(xì)胞有絲分裂的間期、無(wú)絲分裂之前和減數(shù)第一次分裂的間期,3.場(chǎng)所：,細(xì)胞核(主要場(chǎng)所),.,最早提出的DNA復(fù)制模型有三種:,一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè),1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒(méi)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、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的,.,沃森和克里克推測(cè)是半保留復(fù)制模型,2、如果要你來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為最基本的思路是什么？,把復(fù)制的單鏈和原來(lái)的鏈做上標(biāo)記，然后觀察它在新DNA中出現(xiàn)的情況。,1、這些觀點(diǎn)各有不同，如何來(lái)證明那個(gè)觀點(diǎn)是正確的？,只能用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。,.,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的,二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù),.,因DNA復(fù)制采用半保留的方式，所以一個(gè)DNA分子經(jīng)幾代復(fù)制后的所有DNA中，只有兩個(gè)DNA分子含有原DNA鏈。但所有DNA與原DNA所帶的信息（脫氧核苷酸的排列序）完全相同。（變異除外）,.,三、DNA復(fù)制的過(guò)程,1.DNA分子復(fù)制的概念?2.DNA分子復(fù)制過(guò)程怎么進(jìn)行?3.DNA分子復(fù)制過(guò)程需要哪些條件?4.DNA分子復(fù)制過(guò)程有何特點(diǎn)?5.DNA分子復(fù)制有何生物學(xué)意義?,.,.,4、DNA分子復(fù)制時(shí)需何條件？,模板：親代DNA的兩條母鏈；原料：4種脫氧核苷酸：能量：ATP;酶：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。,.,5.DNA分子復(fù)制的特點(diǎn):,邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制,.,6.DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因?,DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板。堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。,.,7、DNA分子的復(fù)制實(shí)質(zhì)(意義)？,DNA通過(guò)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(duì)穩(wěn)性，保持了遺傳信息的連續(xù)性，使得種族得以延續(xù)。,.,根據(jù)半保留復(fù)制和堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,與復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算,一個(gè)DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有多少個(gè)DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？,DNA分子數(shù)=,2n,脫氧核苷酸鏈數(shù)=,2n+1,母鏈數(shù)=,子鏈數(shù)=,2,2n+12,解析：所用知識(shí)為“半保留復(fù)制”和“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”，并圖示分析。,連續(xù)第一次復(fù)制,連續(xù)第二次復(fù)制,連續(xù)第n次復(fù)制,解：,答：一個(gè)DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有2n個(gè)DNA，2n+1條脫氧核苷酸鏈，母鏈2條，子鏈2n+12條,.,一個(gè)DNA的堿基A（T、G、C）占?jí)A基總數(shù)的a%，堿基總數(shù)為m，連續(xù)復(fù)制n次后，共需要G（C、A、T）多少個(gè)？,因?yàn)锳=ma%，A=T、G=C，A+T=2ma%，,DNA復(fù)制n代后子鏈數(shù)=2n+12,DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要鳥(niǎo)嘌呤=（2n+12）/2m（1/2a%）=m（2n1）（1/2a%）,解析：先求出親代DNA中G=C=？每?jī)蓷l新鏈所必需的鳥(niǎo)嘌呤（G）數(shù)等于親代DNA胞嘧啶（C）數(shù)，再求出DNA復(fù)制n代后子鏈數(shù)；最后求出DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要鳥(niǎo)嘌呤數(shù)。,解：,所以G=C=m（1/2a%），每形成兩條新鏈所必需的鳥(niǎo)嘌呤數(shù)等于親代DNA胞嘧啶數(shù)=m（1/2a%）,答：,DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要鳥(niǎo)嘌呤數(shù)是m（2n1）（1/2a%）。,.,課堂練習(xí),1、1個(gè)DNA分子經(jīng)過(guò)4次復(fù)制，形成16個(gè)DNA分子，其中含有最初DNA分子長(zhǎng)鏈的DNA分子有（）A.2個(gè)B.8個(gè)C.16個(gè)D.32個(gè)2、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,.,3、下列關(guān)于DNA復(fù)制的說(shuō)法，其中不正確的是（）A.DNA復(fù)制過(guò)程中需要酶的催化B.DNA復(fù)制過(guò)程中需要的能量直接由糖類提供C.DNA分子是邊解旋復(fù)制的D.DNA復(fù)制過(guò)程中兩條母鏈均可作模板4、以DNA的一條鏈“ATC”為模板，經(jīng)復(fù)制后的子鏈?zhǔn)牵ǎ〢.“TAG”B.“UAG”C.“TAC”D.“TUG”,.,5、由15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA，然后又將14N來(lái)供給這種細(xì)菌，于是該細(xì)菌使用14N來(lái)合成DNA，假設(shè)細(xì)菌連續(xù)分裂三次產(chǎn)生了八個(gè)新個(gè)體，它們中含14N鏈的DNA與15N鏈的DNA比例是（）A、4：1B、2：1C、1：1D、3：1,A,.,6、在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為14N-DNA（對(duì)照）；在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)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(qǐng)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)?。?）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，1/2重鏈,半保留復(fù)制,.,7下列關(guān)于DNA復(fù)制過(guò)程的正確順序是（）互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵斷裂互補(bǔ)堿基對(duì)之間形成氫鍵DNA分子在解旋酶的作用下解旋以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)A.B.C.D.,D,.,8DNA分子的雙鏈在復(fù)制時(shí)解旋，這時(shí)下述哪一對(duì)堿基從氫鍵連接處分開(kāi)（）AG與CBA與CCG與ADG與T,A,9DNA復(fù)制的基本條件是（）A模板，原料，能量和酶B模板，溫度，能量和酶C模板，原料，溫度和酶D模板，原料，溫度和能量,A,.,10、DNA的復(fù)制是在細(xì)胞的分裂和第一次分裂前的期進(jìn)行的。復(fù)制是指以為模板來(lái)合成的過(guò)程。復(fù)制特點(diǎn)是復(fù)制過(guò)程必需以為模板、為原料、提供能量、的催化等條件，為DNA的復(fù)制提供精確的模板、并有能力保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地完成。一個(gè)親代DNA分子通過(guò)復(fù)制形成了兩個(gè)，新形成的DNA分子都是既含一條鏈、又含一條鏈，因此，稱DNA的復(fù)制為“”。,有絲,減數(shù),間,親代DNA分子,子代DNA分子,邊解旋邊復(fù)制,親代DNA分子每一條鏈,脫氧核苷酸,ATP,酶,DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu),堿基互補(bǔ)配對(duì),結(jié)構(gòu)完全相同的子代DNA分子,母,子,半保留復(fù)制,.,第四節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,.,1條染色體1個(gè)DNA,1條染色體2個(gè)DNA,DNA是染色體的組成成分,染色體是DNA的載體,DNA與染色體的關(guān)系,.,基因與染色體的關(guān)系,基因在染色體上，一條染色體上有多個(gè)基因,.,閱讀資料分析討論：,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？如不同，說(shuō)明了什么？你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？請(qǐng)你從DNA水平上給基因下一個(gè)定義。,.,資料分析,資料一：大腸桿菌DNA堿基對(duì)：4.7106基因堿基對(duì)：4.4106,基因堿基總數(shù)小于DNA堿基總數(shù),結(jié)論,.,圖B：正常光線（左）及紫外線照射下（右）的4只小鼠，其中3號(hào)小鼠為對(duì)照組，第1、2、4號(hào)小鼠轉(zhuǎn)入了綠色熒光基因,圖A：發(fā)出綠色熒光的海蜇海蜇的DNA分子上有一段長(zhǎng)度為5170個(gè)堿基對(duì)的片段綠色熒光基因,資料二,結(jié)論:,海蟄中的綠色熒光基因在小鼠中表達(dá),.,人類基因組計(jì)劃測(cè)定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有一個(gè)DNA分子，24個(gè)DNA分子大約有31.6億個(gè)堿基對(duì)，共有基因數(shù)約為3萬(wàn)個(gè)，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過(guò)2%。,資料三,結(jié)論:,一個(gè)DNA上含有多個(gè)基因，基因是DNA的片斷。,.,進(jìn)來(lái)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),小鼠體內(nèi)HMGIC基因與肥胖直接相關(guān),具有HMGIC基因缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠與作為對(duì)照的小鼠,吃同樣多的高脂肪食物,一段時(shí)間后,對(duì)照組的小鼠變得十分肥胖,而實(shí)驗(yàn)鼠體重維持正常。,結(jié)論:,基因控制性狀的表達(dá),資料四,.,上述資料分析總結(jié)基因與DNA的關(guān)系,一個(gè)DNA分子中有許多基因；每個(gè)基因都是特定的DNA片段，并有著特定的遺傳效應(yīng)。,基因的定義：是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。,遺傳效應(yīng):能復(fù)制,傳遞和表達(dá)性狀的過(guò)程。,.,基因,遺傳信息,DNA分子為什么能儲(chǔ)存大量的遺傳信息？,DNA,.,探究思路1、假設(shè)17個(gè)堿基對(duì)的脫氧核苷酸組成一個(gè)基因，那么17個(gè)堿基對(duì)可以排列出多少種基因？,417,思考書本P57討論,.,遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序中；指基因的脫氧核苷酸(堿基對(duì))的排列順序。堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性；而堿基的特定排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性；DNA分子的多樣性與特異性是生物多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。,總結(jié),遺傳信息,.,染色體,脫氧核苷酸,基因,DNA,染色體是DNA的載體,每個(gè)染色體上有1個(gè)或2個(gè)DNA,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,每個(gè)DNA分子上含有多個(gè)基因,是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能單位,是主要的遺傳物質(zhì),每個(gè)基因含有多個(gè)脫氧核苷酸,基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息,本節(jié)小結(jié),.,課堂練習(xí),1下列有關(guān)基因的說(shuō)法正確的是（）A基因就是一段DNA分子B基因一定位于染色體上C基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段D不同基因上帶有的遺傳信息相同,.,2將海蟄的綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)移到小鼠體內(nèi)的DNA上，小鼠在紫外線的照射下，也能發(fā)出熒光，基因能夠轉(zhuǎn)移成功的主要原因是_;當(dāng)把綠色熒光蛋白基因用技術(shù)手段切成兩部分后，將其中的一部分轉(zhuǎn)移到小鼠體內(nèi)，結(jié)果，小鼠在紫外線的照射下，不再發(fā)出熒光，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了_。,構(gòu)成基因的基本單位都是四種相同的脫氧核苷酸,基因是控制生物性狀的基本結(jié)構(gòu)和功能的單位,.,某生物的體細(xì)胞有10對(duì)同源染色體,生殖細(xì)胞的DNA約有7X109個(gè)堿基對(duì),如果每個(gè)基因平均含堿基1.4X104個(gè),回答:平均每條染色體最多含有多少個(gè)基因?該生物的體細(xì)胞中,全部DNA共有的堿基數(shù)目,脫氧核苷酸數(shù)目是多少?,.,有關(guān)人類基因組計(jì)劃,1990年10月，國(guó)際人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)（公共研究機(jī)構(gòu)），投資30億美元，預(yù)計(jì)2005年完成。目的是找出所有人類基因并搞清其在DNA分子上的位置，繪制出完整的人類基因組圖譜，破譯出人類全部遺傳信息。1998年，一批科學(xué)家在美國(guó)組建塞萊拉遺傳公司，與國(guó)際人類基因組計(jì)劃展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)（私人機(jī)構(gòu)）。1999年9月中國(guó)獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃，負(fù)責(zé)測(cè)定人類第3號(hào)染色體短臂上的約3000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，占全部序列的，投入500萬(wàn)美元。,.,塞萊拉公司的核心分析方法被稱為“霰彈法”，人類基因組工程則采用了“克隆法”?！蚌睆椃ā痹诤笃谛枰罅康挠?jì)算，而“克隆法”在早期集中了較多的時(shí)間和精力在克隆和繪制草圖上。由于塞萊拉公司的競(jìng)爭(zhēng)使得人類基因組計(jì)劃提前完成。2001年6月，國(guó)際人類基因組計(jì)劃和美國(guó)塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。,.,一、基因數(shù)量少得驚人。人類DNA分子大約有30億個(gè)堿基對(duì)，研究人員曾經(jīng)預(yù)測(cè)人類約有14萬(wàn)個(gè)基因，最終確定出的基因數(shù)在3萬(wàn)個(gè)左右。人類擁有的基因雖然只是蠕蟲或飛蟲的兩倍，但證明了人類擁有的基因的功能比其他物種復(fù)雜得多。塞萊拉公司的科學(xué)家測(cè)出的序列準(zhǔn)確地覆蓋了國(guó)際人類基因組的95%。二、人類基因組中存在“熱點(diǎn)”和大片“荒漠”。人類基因組序列中所謂的“荒漠”就是包含極少或根本不包含基因的部分，基