DNA的半保留復(fù)制

1、 本課主要內(nèi)容提綱本課主要內(nèi)容提綱1、DNA復(fù)制的概念復(fù)制的概念：2、DNA復(fù)制場(chǎng)所、時(shí)期、條件復(fù)制場(chǎng)所、時(shí)期、條件3、復(fù)制、復(fù)制過程過程與與復(fù)制特點(diǎn)復(fù)制特點(diǎn)4、DNA精確復(fù)制的原因：精確復(fù)制的原因：5、復(fù)制的生物學(xué)意義：復(fù)制的生物學(xué)意義：一：對(duì)一：對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)：分子復(fù)制的推測(cè)：半保留復(fù)制模型半保留復(fù)制模型沃森和克里克沃森和克里克認(rèn)為認(rèn)為：原有原有DNA分子的兩分子的兩條單鏈會(huì)條單鏈會(huì)分開分開，每，每一條單鏈各作為一一條單鏈各作為一個(gè)模板用來復(fù)制新個(gè)模板用來復(fù)制新的單鏈，所以的單鏈，所以新合新合成的成的DNA分子中有分子中有一條舊鏈和一條新一條舊鏈和一條新鏈。鏈。二、二、DNA半保留

2、復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 自學(xué)思考以下問題：自學(xué)思考以下問題： 1、大腸桿菌首先放在什么培養(yǎng)基中培養(yǎng)、大腸桿菌首先放在什么培養(yǎng)基中培養(yǎng)的？的？ 2、然后轉(zhuǎn)移到什么培養(yǎng)基中培養(yǎng)的？、然后轉(zhuǎn)移到什么培養(yǎng)基中培養(yǎng)的？ 3、如果是半保留復(fù)制，離心后應(yīng)該出現(xiàn)、如果是半保留復(fù)制，離心后應(yīng)該出現(xiàn)幾條帶？幾條帶？ 4、三條帶離心后在試管中的分布如何？、三條帶離心后在試管中的分布如何？ 5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？、實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？大腸桿菌大腸桿菌在在15N的的培養(yǎng)液中培養(yǎng)液中培養(yǎng)培養(yǎng)若干若干代代提取提取DNA離心離心轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到14N的培的培養(yǎng)液中養(yǎng)液中提取提取DNA離心離心提取提取DNA離心離心細(xì)胞分裂一

3、次細(xì)胞分裂一次第第二二代代第第一一代代一條帶，重帶一條帶，重帶一條帶，中帶一條帶，中帶兩條帶，中帶和輕帶兩條帶，中帶和輕帶細(xì)胞分裂兩次細(xì)胞分裂兩次15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA 14N/14N-DNA15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA14N第一代第一代第二代第二代大腸桿菌大腸桿菌該實(shí)驗(yàn)證明了：該實(shí)驗(yàn)證明了：DNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制三、三、DNADNA分子復(fù)制的過程分子復(fù)制的過程回憶前面所學(xué)的內(nèi)容：回憶前面所學(xué)的內(nèi)容：1 1、真核細(xì)胞中，、真核細(xì)胞中，DNA

4、DNA分布在哪里？分布在哪里？2 2、在哪些內(nèi)容中涉及到、在哪些內(nèi)容中涉及到“DNADNA分子的復(fù)制分子的復(fù)制”？什么時(shí)候完成什么時(shí)候完成DNADNA的復(fù)制？的復(fù)制？1 1、DNADNA復(fù)制的場(chǎng)所：復(fù)制的場(chǎng)所：2 2、DNADNA復(fù)制的時(shí)間：復(fù)制的時(shí)間：細(xì)胞核（主要）、線粒體、細(xì)胞核（主要）、線粒體、葉綠體葉綠體有絲分裂間期、有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂間期減數(shù)第一次分裂間期4 4 、DNADNA復(fù)制的條件：復(fù)制的條件：模板：模板：原料：原料：能量：能量：酶：酶：親代親代DNADNA的兩條母鏈的兩條母鏈4 4種游離的脫氧核苷酸種游離的脫氧核苷酸ATPATPDNADNA解旋酶；解旋酶；DNADN

5、A聚合酶聚合酶等等3 3 、DNADNA復(fù)制的過程：復(fù)制的過程：解旋提供準(zhǔn)確模板解旋提供準(zhǔn)確模板合成互補(bǔ)子鏈合成互補(bǔ)子鏈子、母鏈結(jié)合盤繞形成新子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNADNA分子分子 5 5、DNADNA復(fù)制的特點(diǎn)是什么？復(fù)制的特點(diǎn)是什么？半保留復(fù)制半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制從結(jié)果看：從結(jié)果看：從過程看：從過程看：ATCGATAGCTATCGATAGCTTAGCTATCGA6 6、DNADNA復(fù)制的結(jié)果：復(fù)制的結(jié)果：1 1個(gè)個(gè)DNADNA分子分子 2 2個(gè)完全相同的個(gè)完全相同的DNADNA分子分子( (堿基排列順序相同堿基排列順序相同) )DNA分子復(fù)制的生物學(xué)意義？分子復(fù)制的生物學(xué)

6、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，從而保持了遺傳信息的給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性連續(xù)性。 DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因準(zhǔn)確復(fù)制的原因?DNADNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)， 為為復(fù)制提供精確的模板。復(fù)制提供精確的模板。嚴(yán)格遵循堿基互嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)補(bǔ)配對(duì)規(guī)則，配對(duì)規(guī)則， 使使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。復(fù)制準(zhǔn)確無誤。1、與、與DNA復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算一一個(gè)被標(biāo)記個(gè)被標(biāo)記DNA連續(xù)復(fù)制連續(xù)復(fù)制n次后次后，共形成，共形成 個(gè)個(gè)DNA。一共一共 條條脫氧核苷脫氧核苷酸鏈。酸鏈。新合成子鏈新合成子鏈 條。條。需要需要 個(gè)個(gè)DN

7、A的原料。的原料。2n2n+12n+1 2 ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT連續(xù)第一次復(fù)制連續(xù)第一次復(fù)制連續(xù)第二次復(fù)制連續(xù)第二次復(fù)制連續(xù)第連續(xù)第n次復(fù)制次復(fù)制2n 1學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生活動(dòng)：1、概念：、概念：2、場(chǎng)所：、場(chǎng)所：3、時(shí)期：、時(shí)期：4、條件、條件5、復(fù)制、復(fù)制過程過程：6、復(fù)制特點(diǎn)復(fù)制特點(diǎn)：7、復(fù)制的結(jié)果：、復(fù)制的結(jié)果：8、精確復(fù)制的原因：、精確復(fù)制的原因：9、復(fù)制的生物學(xué)意義：、復(fù)制的生物學(xué)意義： 課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 酶：酶： 以親代以親代DNADNA分子為模板合

8、成子代分子為模板合成子代DNADNA分子的過程分子的過程細(xì)胞核（主要）、線粒體、葉綠體細(xì)胞核（主要）、線粒體、葉綠體有絲分裂間期和減數(shù)分裂第一次分裂間期有絲分裂間期和減數(shù)分裂第一次分裂間期邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)、半保留復(fù)制制1 1個(gè)個(gè)DNADNA分子分子 2 2個(gè)完全相同的個(gè)完全相同的DNADNA分子分子規(guī)則的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確模板雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確模板復(fù)制遵循堿復(fù)制遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則基互補(bǔ)配對(duì)原則使遺傳信息從親代傳給子代，保證了遺傳信息使遺傳信息從親代傳給子代，保證了遺傳信息的連續(xù)性。的連續(xù)性。親代親代DNADNA的兩條母鏈的兩條母鏈4 4種游離的脫氧核苷酸種

9、游離的脫氧核苷酸ATPATPDNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等含有含有3232P P或或3131P P的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與參與DNADNA的組的組成，但成，但3232P P比比3131P P質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞放在含有質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞放在含有3131P P磷磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G G0 0代細(xì)胞。然后將代細(xì)胞。然后將G G0 0代細(xì)胞代細(xì)胞移到含有移到含有3232P P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第1 1、2 2次細(xì)胞分裂后，分別次細(xì)胞分

10、裂后，分別得到得到G G1 1、G G2 2代細(xì)胞。再?gòu)拇?xì)胞。再?gòu)腉 G0 0、G G1 1、G G2 2代細(xì)胞中提取出代細(xì)胞中提取出DNADNA，經(jīng)密度，經(jīng)密度剃度離心后得到的結(jié)果如圖所示，由于剃度離心后得到的結(jié)果如圖所示，由于DNADNA分子的質(zhì)量不同，因分子的質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若、分別代表輕型、中型、此在離心管內(nèi)的分布不同。若、分別代表輕型、中型、重型重型DNADNA分子的位置，請(qǐng)回答：分子的位置，請(qǐng)回答：、G G0 0、G G1 1、G G2 2三代三代DNADNA離心后的試離心后的試管分別是圖中的：管分別是圖中的：G G0 0 、G G1 1 、G G2 2 。

11、、G G2 2代在、三條帶中代在、三條帶中DNADNA數(shù)的比例是數(shù)的比例是 。、圖中、兩條帶中、圖中、兩條帶中DNADNA分子所含的同位素磷分別分子所含的同位素磷分別是：是： ， 。、上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了、上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了DNADNA的復(fù)制方式是的復(fù)制方式是 。 ABD0:1:131P31P 和和32P半保留復(fù)制半保留復(fù)制能力提升題能力提升題解旋酶催化解旋酶催化解旋：解旋：模板模板 （在（在DNA聚合酶的催化下，聚合酶的催化下，利用利用游離的脫氧核苷酸進(jìn)行堿基互游離的脫氧核苷酸進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)補(bǔ)配對(duì)）復(fù)制復(fù)制: 以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對(duì)以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對(duì)母鏈（舊鏈）母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈

12、）子鏈（新鏈）復(fù)制后的復(fù)制后的DNA:同時(shí)進(jìn)行同時(shí)進(jìn)行組成組成復(fù)制過程復(fù)制過程 在在ATPATP供能、解旋酶的作用下，供能、解旋酶的作用下，DNADNA兩條脫氧兩條脫氧核苷酸鏈配對(duì)的堿基從氫鍵處斷裂，核苷酸鏈配對(duì)的堿基從氫鍵處斷裂，雙螺旋的兩雙螺旋的兩條鏈解開的過程。條鏈解開的過程。 目的：為復(fù)制提供準(zhǔn)確的模板，解開的兩目的：為復(fù)制提供準(zhǔn)確的模板，解開的兩條單鏈叫母鏈。條單鏈叫母鏈。什么叫解旋？解旋的目什么叫解旋？解旋的目的是什么？的是什么？ 什么叫什么叫“子鏈子鏈”?復(fù)制復(fù)制一次能形成幾條鏈？一次能形成幾條鏈？ 以母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的以母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4 4種脫氧核苷

13、酸種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈，復(fù)制一次形成子鏈兩條。自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈，復(fù)制一次形成子鏈兩條。三、三、DNADNA分子的復(fù)制分子的復(fù)制AAATTTGGGGCCCATCDNA平面模式圖DNA復(fù)制過程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！AAATTTGGGGCCCATCCAGTCGT在酶的催化下在酶的催化下氫鍵已被打開氫鍵已被打開DNA分子利用細(xì)胞提供的，在的作用下，把兩條扭成螺旋的雙鏈解開，這個(gè)過程叫解旋解旋。AAATTTGGGGCCCATCCAGTCGT親代親代DNA的的一條鏈一條鏈(母鏈母鏈)作為模板作為模板AAATTTGGGGCCCATCCTAGTCG還未解旋剛解旋所以DNA復(fù)制特點(diǎn)之一是:邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制通過堿基互補(bǔ)通過堿基互補(bǔ)配對(duì)脫氧核苷酸配對(duì)脫氧核苷酸結(jié)合到母鏈上結(jié)合到母鏈上已在復(fù)制AAATTTGGGGCCCATCAAATTTGGGGCCCATC一個(gè)子代DNA分子另一個(gè)子代DNA分子形成兩個(gè)