遺傳信息的復制(正式)

1、DNA的復制自主學習目標自主學習目標1.記住記住DNA復制的概念復制的概念2.概述概述DNA復制的過程，并分析、歸納出復制的過程，并分析、歸納出DNA復制過程的特點。復制過程的特點。 3.培養(yǎng)分析、比較、推理、歸納的科學思培養(yǎng)分析、比較、推理、歸納的科學思維。維。思考：生物親子代之間是通過遺傳物思考：生物親子代之間是通過遺傳物質傳遞遺傳信息的，那么親代的遺傳質傳遞遺傳信息的，那么親代的遺傳物質如何物質如何“多出一份多出一份”來傳遞給子代？來傳遞給子代？ DNADNA的復制的復制就是指以親代就是指以親代DNADNA為模板合為模板合成子代成子代DNADNA的過程，即的過程，即1DNA2DNA1DN

2、A2DNA。新產(chǎn)生的新產(chǎn)生的DNADNA分子是一個全新的分子是一個全新的DNADNA分子嗎？分子嗎？是否像洗相片似的，有一張底片就可以洗出是否像洗相片似的，有一張底片就可以洗出許多相片來？許多相片來？ 半半保留復制保留復制全保留復制全保留復制沃森和克里克推測是半保留復制模型沃森和克里克推測是半保留復制模型2、如果要你來設計實驗，你認為最基本的思路是什、如果要你來設計實驗，你認為最基本的思路是什么？么？ 把復制的單鏈和原來的鏈做上標記，然后觀察它把復制的單鏈和原來的鏈做上標記，然后觀察它在新在新DNA中出現(xiàn)的情況。中出現(xiàn)的情況。一、對一、對DNADNA復制的推測復制的推測( (續(xù)續(xù)) )復制一次

3、復制一次1、這些觀點各有不同，如何來證明那個觀點是正確、這些觀點各有不同，如何來證明那個觀點是正確的？的？只能用實驗來證明。只能用實驗來證明。DNADNA是肉眼看不到的如何才能分辨是肉眼看不到的如何才能分辨DNADNA？實驗的基本思路是什么？實驗的基本思路是什么？實驗是如何區(qū)分親子代的實驗是如何區(qū)分親子代的DNADNA分子的？分子的？用密度梯度離心后用密度梯度離心后重帶重帶、中帶中帶、輕帶輕帶表表示的示的DNADNA分子的雙鏈構成是怎樣的？分子的雙鏈構成是怎樣的？在整個實驗的親代、子一代、子二代細在整個實驗的親代、子一代、子二代細胞中提取的胞中提取的DNADNA離心的結果說明了什么？離心的結果

4、說明了什么？【閱讀與分析閱讀與分析】P33怎樣把不一樣的怎樣把不一樣的DNADNA分開呢？分開呢？N N想一想想一想 ：可以用什么同位素去標記可以用什么同位素去標記DNADNA？14N/14NDNA15N/14NDNA15N/15NDNA輕鏈輕鏈中鏈中鏈重鏈重鏈1、按照半保留復制的原理請大家思考按照半保留復制的原理請大家思考:右右邊的親代邊的親代DNA復制一次和復制二次后復制一次和復制二次后,其其子代子代DNA的組成是怎么樣的？（用紅色表的組成是怎么樣的？（用紅色表示新形成的鏈）示新形成的鏈）請同學思考下列問題：請同學思考下列問題：2、要用實驗來驗證這一結論，我們需要對要用實驗來驗證這一結論，

5、我們需要對舊鏈和新鏈進行區(qū)分。結合前面的知識，想舊鏈和新鏈進行區(qū)分。結合前面的知識，想一想我們怎樣區(qū)分他們？一想我們怎樣區(qū)分他們？3、若以若以15N來標記親代細胞來標記親代細胞DNA的兩條鏈，然后放在含的兩條鏈，然后放在含14N的培的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，子一代、子二代養(yǎng)基中培養(yǎng)，子一代、子二代DNA分別含哪種元素？分別含哪種元素？4、選擇什么觀察指標來說明本實驗的假設正確與否？、選擇什么觀察指標來說明本實驗的假設正確與否？5、若假設正確，離心后親代、子一代、子二代若假設正確，離心后親代、子一代、子二代DNA會怎么分布？會怎么分布？重帶重帶(下部下部)1515N/N/1515N N中帶中帶(中間中間)

6、1515N/N/1414N N輕帶輕帶(上部上部)1414N/N/1414N N中帶中帶(中間中間)1515N/N/1414N N子一代子一代子二代子二代親親 代代6、如果不斷地復制下去，每一次自制后都離心，離心的結果會如果不斷地復制下去，每一次自制后都離心，離心的結果會不會有變化？不會有變化？轉移到含轉移到含1414NHNH4 4ClCl的培養(yǎng)液中的培養(yǎng)液中15N/15N DNA15N/14N DNA14N/14N DNA15N/14N DNA大腸桿菌在含大腸桿菌在含15NH4Cl的的培養(yǎng)液中生長若干代培養(yǎng)液中生長若干代紅線代表紅線代表15N鏈鏈藍線代表藍線代表14N鏈鏈紅線代表紅線代表15

7、N鏈鏈藍線代表藍線代表14N鏈鏈一個一個DNA分子復制分子復制幾代后的情況如何？幾代后的情況如何？因因DNA復制采用半保留的方式，復制采用半保留的方式，所以一個所以一個DNA分子經(jīng)幾代復制后的分子經(jīng)幾代復制后的所有所有DNA中，只有中，只有兩個兩個DNA分子含分子含有原有原DNA鏈鏈。但所有。但所有DNA與原與原DNA所帶的信息（脫氧核苷酸的排列順序）所帶的信息（脫氧核苷酸的排列順序）完全相同。（變異除外）完全相同。（變異除外） 拓展延伸拓展延伸親親 代代第一代第一代第二代第二代第三代第三代15N15N類推第五代時在離心管中，上中下層的比例如何？類推第五代時在離心管中，上中下層的比例如何？15

8、N15N14N14N14N14N14N14N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拓展延伸拓展延伸根據(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） 三、三、DNADNA復制的過復制的過程程1DNA分子復制的概念是什么分子復制的概念是什么?2.DNA分子復制過程

9、怎么進行分子復制過程怎么進行?3.DNA分子復制過程需要哪些條件分子復制過程需要哪些條件?4.DNA分子復制過程有何特點分子復制過程有何特點?5.DNA分子復制有何生物學意義分子復制有何生物學意義?思考如下問題：思考如下問題：解旋酶催化（氫鍵斷裂）解旋酶催化（氫鍵斷裂）解旋：解旋：模板模板（在（在DNADNA聚合酶的催化下，利用聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進行）游離的脫氧核苷酸進行）以母鏈為模板進行堿基配對以母鏈為模板進行堿基配對母鏈（舊鏈）母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）子鏈（新鏈）形成兩個子代形成兩個子代DNA:同時進行同時進行(邊解旋邊復制）邊解旋邊復制）組成組成邊解旋復制邊解旋復制半保

10、留復制半保留復制多起點復制多起點復制1、DNA分子復制發(fā)生在什么時間分子復制發(fā)生在什么時間? 有絲分裂間期有絲分裂間期 減數(shù)第一次分裂的間期減數(shù)第一次分裂的間期 無絲分裂之前無絲分裂之前 2、什么是、什么是DNA分子的復制分子的復制？指以親代指以親代DNA為模板合成子代為模板合成子代DNA的過程。的過程。則則1DNA2DNA。 由由1DNA2DNA 3、什么叫解旋？解旋的目的是什么叫解旋？解旋的目的是什么？什么？解旋：解旋：在在ATPATP供能、解旋酶的作用下，供能、解旋酶的作用下，DNADNA兩兩條脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂，雙條脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂，雙螺旋的兩條鏈解開

11、的過程。螺旋的兩條鏈解開的過程。目的：目的：就是為復制提供準確的模板，解開的就是為復制提供準確的模板，解開的兩條單鏈叫兩條單鏈叫母鏈母鏈。 什么叫什么叫“子鏈子鏈”?復制復制一次能形成幾條鏈？一次能形成幾條鏈？ 以以母鏈模板母鏈模板，以周圍環(huán)境中，以周圍環(huán)境中游離的游離的4 4種脫氧核苷種脫氧核苷酸為原料，酸為原料，按照按照堿基互補配對原則堿基互補配對原則，在有關，在有關酶酶的作的作用下，各自合成與母鏈互補的一段子鏈，復制一次用下，各自合成與母鏈互補的一段子鏈，復制一次形成兩條子鏈。形成兩條子鏈。4、有人認為、有人認為DNA復制就像洗相片一樣，復制就像洗相片一樣，有一張底片就可以洗出許多相片來

12、。有一張底片就可以洗出許多相片來。這種說法對不對，為什么？這種說法對不對，為什么？1DNA2母母2子子（母十子）（母十子）（母十子）（母十子）2DNA 與洗相片與洗相片不同不同，因為，因為DNADNA分子的復制結果并沒分子的復制結果并沒有形成一個完整的新的有形成一個完整的新的DNADNA分子，而是形成了分子，而是形成了一半一半新、一半舊新、一半舊的兩個的兩個DNADNA分子。分子。5、DNA分子復制時分子復制時需何條件？需何條件？ 模板模板：親代：親代DNADNA的兩條母鏈；的兩條母鏈； 原料原料：4 4種脫氧核苷酸：種脫氧核苷酸： 能量能量：ATP;ATP; 酶酶 ：DNADNA解旋酶，解旋

13、酶，DNADNA聚合酶等。聚合酶等。6：DNADNA復制的特點、原則復制的特點、原則特點特點 邊解旋邊復制邊解旋邊復制 多起點、雙向復制多起點、雙向復制半保留復制半保留復制原則：原則：堿基互補配對原則堿基互補配對原則 7.DNA準確復制的原因準確復制的原因?DNADNA具有具有獨特的雙螺旋結構，獨特的雙螺旋結構， 能為復制提供能為復制提供精確的模板精確的模板。堿基嚴格按照堿基嚴格按照堿基互補配對原則堿基互補配對原則進進行配對，能夠使復制行配對，能夠使復制準確無誤。準確無誤。問題八問題八DNA分子的復制實質分子的復制實質(意義意義)？ DNA DNA通過復制，使遺傳信息從親代傳通過復制，使遺傳信

14、息從親代傳給了子代，從而保證了物種的給了子代，從而保證了物種的相對穩(wěn)定相對穩(wěn)定性性，保持了遺傳信息的，保持了遺傳信息的連續(xù)性連續(xù)性，使得種族，使得種族得以延續(xù)。得以延續(xù)。1、概念：、概念：2、場所：、場所：3、時期：、時期：4、條件、條件5、復制過程：、復制過程：6、復制特點、復制特點7、準確復制原因、準確復制原因8、復制的生物學意義：、復制的生物學意義：有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 酶：酶： DNADNA的兩條母鏈的兩條母鏈游離的脫氧核苷酸（游離的脫氧核苷酸（A A、G G、C C、T T） ATPATP

15、DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等 DNADNA雙鏈提供精確的模板雙鏈提供精確的模板（1 1）邊解旋邊復制）邊解旋邊復制（2 2）半保留復制）半保留復制細胞核（主要）、線粒體、葉綠體細胞核（主要）、線粒體、葉綠體解旋解旋合成互補子鏈合成互補子鏈形成子代形成子代DNADNA堿基互補配對原則堿基互補配對原則P P3434DNADNA的復制的復制就是指以親代就是指以親代DNADNA為模板合成子代為模板合成子代DNADNA的過程的過程DNA復制的計算復制的計算1.計算產(chǎn)生子代計算產(chǎn)生子代DNA數(shù)數(shù)2-4-8-2n n為復制的次數(shù)為復制的次數(shù)2.子代子代DNA分子中含有原來最初親代

16、分子中含有原來最初親代DNA鏈鏈的的DNA分子數(shù)分子數(shù),以及它占總以及它占總DNA分子數(shù)的比例分子數(shù)的比例.2個個1/2n-13.最初親代的鏈占全部子代最初親代的鏈占全部子代DNA總鏈數(shù)的比總鏈數(shù)的比例例12n 4.4.DNADNA分子分子經(jīng)經(jīng)n n次復制次復制后，需要某游離脫氧核苷酸后，需要某游離脫氧核苷酸數(shù)數(shù)= =5.5.DNADNA分子分子在第在第n n次復制次復制時，需要某游離脫氧核苷時，需要某游離脫氧核苷酸數(shù)酸數(shù)= = （m為每個為每個DNA含有該脫氧含有該脫氧核苷酸數(shù)）核苷酸數(shù)） (2n-1)m（m為每個為每個DNA含有該脫氧核苷含有該脫氧核苷酸數(shù)）酸數(shù)）(2n-1)mDNA復制所

17、需原料的計算 例題 一個DNA分子中含有1000個堿基對，其中有400個腺嘌呤。如果它連續(xù)復制兩次，消耗周圍環(huán)境中胞嘧啶脫氧核苷酸 。 解析：1、計算每個DNA分子中C的個數(shù) 2、套用公式計算1800根據(jù)半保留復制和堿基互補配對原則根據(jù)半保留復制和堿基互補配對原則與復制有關的堿基計算解析與復制有關的堿基計算解析一個一個DNA連續(xù)復制連續(xù)復制n次后，共有多少個次后，共有多少個DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？母鏈多少條？子鏈多少條？DNA分子數(shù)分子數(shù)=2n脫氧核苷酸鏈數(shù)脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1母鏈數(shù)母鏈數(shù)=子鏈數(shù)子鏈數(shù)=22n+1 2 解析：所用知識為解析：

18、所用知識為“半保留復制半保留復制”和和“堿基互補配對原則堿基互補配對原則”，并圖示，并圖示分析。分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT連續(xù)第一次復制連續(xù)第一次復制連續(xù)第二次復制連續(xù)第二次復制連續(xù)第連續(xù)第n次復制次復制解：解：答：答：一個一個DNA連續(xù)復制連續(xù)復制n次后，共有次后，共有2n個個DNA，2n+1條脫氧核苷酸鏈，母鏈條脫氧核苷酸鏈，母鏈2條，條，子鏈子鏈2n+1 2條條1下列關于下列關于DNA復制過程的正確順序是復制過程的正確順序是（ ）互補堿基對之間氫鍵斷裂互補堿基對之間氫鍵斷裂/互補堿基對之間形成互補

19、堿基對之間形成氫鍵氫鍵/DNA分子分子在解旋酶的作用下在解旋酶的作用下解旋解旋/以解旋以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對后的母鏈為模板進行堿基互補配對/子鏈與母鏈盤子鏈與母鏈盤 旋成雙螺旋狀結構。旋成雙螺旋狀結構。A. B. C. D.D鞏固練習鞏固練習2將將15N 標記的標記的DNA分子放在分子放在14N的培養(yǎng)基上的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，經(jīng)過培養(yǎng)，經(jīng)過3次復制，在所形成的子代次復制，在所形成的子代 DNA中中，含，含15N的的DNA占總數(shù)是（占總數(shù)是（ ）A1/16Bl8C14D12C3DNA分子的雙鏈在復制時解旋，這時下述哪分子的雙鏈在復制時解旋，這時下述哪一對堿基從氫鍵連接處分開（一對堿基從氫

20、鍵連接處分開（ ）AG與與C BA與與C CG與與A DG與與TA4DNA復制的基本條件是（復制的基本條件是（ ）A模板，原料，能量和酶模板，原料，能量和酶 B模板，溫度，能量和酶模板，溫度，能量和酶C模板，原料，溫度和酶模板，原料，溫度和酶 D模板，原料，溫度和能量模板，原料，溫度和能量 A5 5DNADNA分子復制能分子復制能準確無誤地進行準確無誤地進行的原因是（的原因是（ ） A A堿基之間由氫鍵相連堿基之間由氫鍵相連 B BDNADNA分子獨特的雙螺旋結構分子獨特的雙螺旋結構 C CDNADNA的半保留復制的半保留復制 D DDNADNA的邊解旋邊復制特點的邊解旋邊復制特點B6. 6.

21、 一個噬菌體侵染細菌后，形成了一個噬菌體侵染細菌后，形成了200200個子代噬個子代噬菌體，子代菌體，子代DNADNA中中含最初含最初DNADNA鏈的鏈的DNADNA占占 。 A. 1% B. 2% C. 25% D. 50%A. 1% B. 2% C. 25% D. 50%7. 某生物中嘌呤占某生物中嘌呤占58%，嘧啶占，嘧啶占42%，此，此生物可能是生物可能是 A. 噬菌體噬菌體 B. 小麥小麥 C. TMV D. 任何生物任何生物8. 某雙鏈某雙鏈DNA分子帶有分子帶有15N同位素標記，在同位素標記，在試管中以該試管中以該DNA為模板進行復制實驗，連續(xù)為模板進行復制實驗，連續(xù)復制復制4代

22、之后，試管中代之后，試管中帶有帶有15N同位素標記的同位素標記的DNA占總量的占總量的 。 A. 12.5% B. 25% C. 50% D. 100%A9.一個有一個有N15標記的標記的DNA分子放在沒有分子放在沒有標記的環(huán)境中培養(yǎng)標記的環(huán)境中培養(yǎng),復制復制5次后次后標記的標記的DNA分子分子占占DNA分子總數(shù)的分子總數(shù)的:A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/3210.1個個DNA分子經(jīng)過分子經(jīng)過4次復制次復制,形成形成16個個DNA分子分子,其中不含親代母鏈的其中不含親代母鏈的DNA分子分子為為:A.2個個 B.8個個 C.14個個 D.32個個C C 11.一個被放射性元素標

23、記雙鏈一個被放射性元素標記雙鏈DNA的噬的噬菌體侵染細菌菌體侵染細菌,若此細菌破裂后釋放出若此細菌破裂后釋放出n個噬菌體個噬菌體,則其中則其中具有放射性元素的噬菌具有放射性元素的噬菌體體占總數(shù)的占總數(shù)的A.1/n B.1/2n C.2/n D.1/2C 12.假設將含有一對同源染色體的精假設將含有一對同源染色體的精原細胞的原細胞的DNA分子用分子用15N標記，并供標記，并供給給14N為原料，該細胞進行減數(shù)分裂為原料，該細胞進行減數(shù)分裂產(chǎn)生的產(chǎn)生的4個精子中，含個精子中，含15N標記的標記的DNA的精子所占比例為的精子所占比例為A.100% B.50% C.25% D.0A 13.一個雙鏈一個雙

24、鏈DNA分子為第一代，經(jīng)過分子為第一代，經(jīng)過3次自我復制，在第四代次自我復制，在第四代DNA分子中，共分子中，共有（有（ ）條長鏈，有（）條長鏈，有（ ）條第一代脫）條第一代脫氧核苷酸的長鏈氧核苷酸的長鏈 A2 B4 C8 D16D A 14.某某DNA分子共有分子共有a個堿基，其中個堿基，其中含胞嘧啶含胞嘧啶m個，則該個，則該DNA分子復制分子復制3次，需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸次，需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為數(shù)為A.7（a-m） B.8（a-m） C.7（a/2-m） D.8（2a-m）C15.具有具有1000個堿基對的某個個堿基對的某個DNA分子分子區(qū)段內有區(qū)段內有600個腺嘌呤個腺嘌

25、呤,若連續(xù)復制兩次若連續(xù)復制兩次,則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目為則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目為A.400 B.600 C.1200 D.1800C16.某一個某一個DNA的堿基總數(shù)中的堿基總數(shù)中,腺嘌呤腺嘌呤為為200個個,復制數(shù)次后復制數(shù)次后,消耗周圍環(huán)境消耗周圍環(huán)境中含腺嘌呤的脫氧核苷酸中含腺嘌呤的脫氧核苷酸3000個個,該該DNA分子已經(jīng)復制了幾次分子已經(jīng)復制了幾次(是第幾代是第幾代)A.三次三次(第四代第四代) B.四次四次(第五代第五代) C.五次五次(第六代第六代) D.六次六次(第七代第七代)B 17.某雙鏈某雙鏈DNA分子中共有含分子中共有含N堿基堿基1400個，其中個，其

26、中一條單鏈上（一條單鏈上（A+T）：（C+G）=2：5。問該分子連續(xù)復制。問該分子連續(xù)復制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是酸的數(shù)目是A.200個個 B.400個個 C.600個個 D.1000個個C 18.一雙鏈一雙鏈DNA分子中分子中G+A=140個，個，G+C=240個，在以該個，在以該DNA分子為模分子為模板的復制過程中共用去板的復制過程中共用去140個胸腺嘧個胸腺嘧啶脫氧核苷酸，則該啶脫氧核苷酸，則該DNA分子連續(xù)分子連續(xù)復制了幾次復制了幾次A.1次次 B.2次次 C.3次次 D.4次次C 19、一個、一個DNA分子中有堿基分子中有堿基A20個，個

27、，占全部堿基的占全部堿基的20%，若，若DNA連續(xù)連續(xù)復制復制2次，需要堿基次，需要堿基C( )A、20個個 B、30個個C、90個個 D、120個個C20.一雙鏈一雙鏈DNA分子分子,在復制解旋時在復制解旋時,一條鏈上的一條鏈上的G變成了變成了C,則則DNA經(jīng)經(jīng)n次次復制后復制后,發(fā)生差錯的發(fā)生差錯的DNA占占A.1/2 B.1/2n-1 C.1/2n D.1/2n+1A21.一個一個DNA分子自我復制后形成兩個分子自我復制后形成兩個DNA分子，這兩個新的分子，這兩個新的DNA分子（分子（ ）A.分別由兩條母鏈和兩條子鏈形成分別由兩條母鏈和兩條子鏈形成B.兩條母鏈和兩條子鏈隨機結合而成兩條母鏈和兩條子鏈隨機結合而成C.分別由一條子鏈及一條母鏈結合而成分別由一條子鏈及一條母鏈結合而成D.一條子鏈與另一條子鏈的母鏈結合一條子鏈與另一條子鏈的母鏈結合C 22