第三章第一節(jié)遺傳信息的復制

1、第1節(jié)DNA的復制 最早提出的最早提出的DNA復制模型有兩種；復制模型有兩種；一、對一、對DNADNA復制的推測復制的推測1 1、全保留復制：全保留復制：新復新復制出的分子直接形成，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、半保留復制：半保留復制：形成形成的分子一半是新的，一的分子一半是新的，一半是舊的；半是舊的；復制一次復制一次復制一次復制一次1 1、全保留復制全保留復制：新復制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；：新復制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；2 2、半保留復制半保留復制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；：形成的分子一半是新的，一半是舊的；3 3、分散復

2、制分散復制：新復制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的：新復制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的復制一次復制一次復制一次復制一次復制一次復制一次一、對一、對DNADNA復制的推測復制的推測一、對一、對DNA復制的推測復制的推測假設的復制假設的復制方式方式11112222 方式：方式：半保留復制半保留復制方式：方式：全保留復制全保留復制沃森和克里克推測是沃森和克里克推測是半保留復制半保留復制模型模型這些觀點各有不同，如何來證明哪個觀點是正確的？這些觀點各有不同，如何來證明哪個觀點是正確的？只能用實驗來證明。只能用實驗來證明。復制一次復制一次DNADNA是肉眼看不到的如何才能分辨是肉眼看不到的如

3、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？離心的結果說明了什么？【閱讀與思考】【閱讀與思考】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/14N

4、DNA15N/14NDNA15N/15NDNA輕鏈輕鏈中鏈中鏈重鏈重鏈需要解決的問題需要解決的問題2:2:如果用同位素如果用同位素( (放射性放射性) )進行標記進行標記, ,用什么元素最好用什么元素最好? ? 演繹推理演繹推理: :如果親代如果親代DNADNA是是1515N N作標記作標記的，的，放在放在1414N N的環(huán)境中進行培養(yǎng)，則親代、子的環(huán)境中進行培養(yǎng)，則親代、子一代、子二代一代、子二代DNADNA分別含有哪種分別含有哪種N N元素？元素？其密度如何？其密度如何？ 需要解決的問題需要解決的問題1 1: :如果要在實驗中直觀地區(qū)別、如果要在實驗中直觀地區(qū)別、“標識標識”母鏈母鏈或或子

5、鏈子鏈, ,可以采取什么辦法？可以采取什么辦法？ 實驗方法轉移到含轉移到含1414NHNH4 4ClCl的培養(yǎng)的培養(yǎng)液中液中15N/15N DNA15N/14N DNA14N/14N DNA15N/14N DNA大腸桿菌在含大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中的培養(yǎng)液中生長若干代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15N鏈鏈藍線代表藍線代表14N鏈鏈親代親代第一代第一代第二代第二代重帶重帶50%輕帶，輕帶，50%重帶重帶25%重帶，重帶，75%輕帶輕帶親代第一代第二代重帶重帶中帶中帶50%中帶，中帶，50%輕帶輕帶15 1514151415141514

6、 14141514 141515N/N/1515N N1515N/N/1414N N1414N N/ /1414N N1515N/ /1414N二、二、DNADNA復制的實驗證據復制的實驗證據DNADNA分子是半保留復制分子是半保留復制得出結論得出結論實驗結論：實驗結論：DNADNA的復制是以半保留的方式進行的的復制是以半保留的方式進行的二、二、DNADNA復制的實驗證據復制的實驗證據重帶重帶(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/ /14N1DNA分子復制的概念是什么分子

7、復制的概念是什么?2DNA分子復制發(fā)生在什么時間分子復制發(fā)生在什么時間?3DNA分子復制是主要在細胞的何處進行的分子復制是主要在細胞的何處進行的?4DNA分子復制的過程是怎樣進行的分子復制的過程是怎樣進行的?5DNA分子復制過程有何特點分子復制過程有何特點?6DNA分子復制的結果是分子復制的結果是?7DNA分子復制過程需要哪些條件分子復制過程需要哪些條件?8DNA分子復制有何生物學意義分子復制有何生物學意義?16254378三、三、DNA的復制：的復制：P32、341、概念概念：是指以親代是指以親代DNADNA分子為模板分子為模板來合成子代來合成子代DNADNA的過程。的過程。復制復制親代親代

8、DNADNA子代子代DNADNA有絲分裂有絲分裂間期間期或減數分裂前的或減數分裂前的間期間期。2、時間、時間3.3.場所：場所：主要在：細胞核，主要在：細胞核，其次在：細胞質的線粒體、葉綠體等其次在：細胞質的線粒體、葉綠體等部位。部位。1.解旋:利用細胞提供的能量（ATP）解旋(解旋酶) 2.配對:分別以每條單鏈為模板,以四種游離的脫氧核苷酸為原料,利用堿基互補配對原則合成兩條新的子鏈（DNA聚合酶）3.形成子代DNA:兩條子鏈分別與對應的模板鏈繞成螺旋型，構成兩個子代的DNA分子4 4、復制過程、復制過程 半保留復制半保留復制5 5、DNADNA分子復制有什么特點？分子復制有什么特點？答：答

9、：邊解旋、邊復制、邊合成。邊解旋、邊復制、邊合成。 半保留復制半保留復制6 6、結果：、結果： 形成兩個完全相同的子代形成兩個完全相同的子代DNADNA分子。分子。1 2 4 2nDNA的復制過程的復制過程 模板：模板：7、條件、條件親代親代DNADNA分子的兩條母鏈。分子的兩條母鏈。細胞核中游離的脫氧核苷酸。細胞核中游離的脫氧核苷酸。ATPATP。DNADNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合聚合( (合成合成) )酶酶等。等。原料：原料：能量：能量：酶：酶：8 8、DNADNA分子復制有什么意義？分子復制有什么意義？答：通過復制，答：通過復制，DNADNA把遺傳信息傳把遺傳信息傳遞給了子代，

10、從而使生物前后代保遞給了子代，從而使生物前后代保持了一定的連續(xù)性。持了一定的連續(xù)性。A A、準確復制、準確復制穩(wěn)定遺傳穩(wěn)定遺傳B B、差錯復制、差錯復制變異變異 DNA準確復制的原因準確復制的原因?DNADNA具有獨特的雙螺旋結構，具有獨特的雙螺旋結構， 能為復制提供能為復制提供精確的模板精確的模板。堿基具有堿基具有互補配對互補配對的能力，的能力， 能夠使復制準確無誤。能夠使復制準確無誤。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、減數分

11、裂第一次分裂的間期有絲分裂間期、減數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） ATPATPDNADNA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 P5454DNADNA的復制的復制就是指以親代就

12、是指以親代DNADNA為模板合成子代為模板合成子代DNADNA的過程的過程體外可以進行體外可以進行DNA的復制嗎？的復制嗎？思考：思考：94左右變性，雙鏈DNA解旋為單鏈。55左右復性（退火）引物與DNA單鏈結合。72 左右延伸，耐高熱的DNA聚合酶促使DNA新鏈的合成。PCR技術應用 研究 基因克隆，DNA測序，分析突變 診斷 細菌、病毒、寄生蟲檢測，診斷 人類基因組工程 遺傳圖譜的構建，DNA測序，表達圖譜 法醫(yī) 犯罪現場標本分析 腫瘤 各種腫瘤檢測 其他ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT連續(xù)第一次復制連續(xù)第一次

13、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DNADNA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DNADNA分子經幾代復制后的分子經幾代復制后的所有所有DNADNA中，只有兩個中，只有兩個DNADNA分子含分子含有原有原DNADNA鏈。但所有鏈。但所有DNADNA與原與原DNADNA所帶的信息（脫氧核苷酸的排列序）所帶的信息（脫氧核苷酸的排列序）完全相同。（變異除外）完全相同。（變異除外） 拓展延伸拓展延伸例：已知某一條全部例：已知某一條全部N原子被原子被15N標記的標記的DNA分子（分子（

14、0代），轉移到含代），轉移到含14N的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基上培養(yǎng)上培養(yǎng)n代，其結果如下：分子總數代，其結果如下：分子總數_只含只含15N的分子的分子_含含15N 14N的分子的分子_只含只含14N的分子的分子_脫氧核苷酸鏈總數脫氧核苷酸鏈總數_含含15N的鏈為的鏈為_含含14N的鏈為的鏈為_2n022n-22n+122n+1-2變通：變通：親代母鏈與子代親代母鏈與子代DNADNA鏈數之比為：鏈數之比為： 含親代母鏈的含親代母鏈的DNADNA分子數與子代分子數與子代DNADNA分子數分子數之比為：之比為：規(guī)律規(guī)律1 1：親代親代DNADNA復制復制n n代后，代后，DNADNA分子分子數為，含親代母鏈

15、的數為，含親代母鏈的DNADNA分子數分子數為，不含親代母鏈的為，不含親代母鏈的DNADNA分子數分子數為為1/2n2/ 2n2n2個個2n2解釋【尋找規(guī)律尋找規(guī)律】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？15N15N14N14N14N14N14N14N 由由1515N N標記細菌的標記細菌的DNADNA，然后又將，然后又將1414N N來供來供給這種細菌，于是該細菌便用給這種細菌，于是該細菌便用1414N N來合成來合成DNADNA，假設細菌連續(xù)分裂三次產生了八個，假設細菌連續(xù)分裂三次產

16、生了八個新個體，其中含新個體，其中含1414N N鏈的鏈的DNA與與1515N N鏈的鏈的DNA比例是比例是 （ ） A A、4 4：1 B1 B、2 2：1 1 C C、1 1：1 D1 D、3 3：1 1 A A規(guī)律規(guī)律2：若親代若親代DNA分子中某脫氧核苷酸分子中某脫氧核苷酸數為數為a，經經 n 次復制次復制后，所需游離的脫氧后，所需游離的脫氧核苷酸數為：核苷酸數為： R =a (2n-1)變通：變通：復制第復制第n次所需的某脫氧核苷酸數次所需的某脫氧核苷酸數？ R =a2n-1 例：某例：某DNADNA分子含有腺嘌呤分子含有腺嘌呤200200個，該個，該DNADNA復制數次后，消耗了周

17、圍環(huán)境中復制數次后，消耗了周圍環(huán)境中30003000個含腺嘌呤的脫氧核苷酸，則該個含腺嘌呤的脫氧核苷酸，則該DNADNA分子已經復制了多少次？分子已經復制了多少次？4 4ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTTGAACTGCTACTTGACGA復制復制染色體數目不變染色體數目不變 DNADNA數目加倍數目加倍DNA復制與染色體復制的關系: 具有具有100個堿基對的個堿基對的1個個DNA分子片斷，分子片斷，內含內含40個胸腺嘧啶，如果連續(xù)復制兩次，個胸腺嘧啶，如果連續(xù)復制兩次，則需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸的數目為則需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸的數目為 （ ）個。）

18、個。180 某某DNA分子共含有含氮堿基分子共含有含氮堿基1400個，其中一條個，其中一條鏈上鏈上A+T/C+G= 2:5，問該，問該DNA分子連續(xù)復制分子連續(xù)復制2次次，共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數目是（，共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數目是（ ）個。）個。600 1、一個DNA分子中，有腺嘌呤1500個，腺嘌呤與鳥嘌呤之比為3：1，則這個DNA分子中脫氧核糖的分子數目為_個。 2、甲DNA分子的一條鏈上A+C/G+T=0.8，乙DNA分子的一條鏈上 A+T/G+C = 1.25,那么甲、乙DNA分子中互補鏈上相應的堿基比例分別是_和_。課堂訓練：課堂訓練：40001.251.253、某

19、DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和為46%，該DNA一條鏈（a鏈）中腺嘌呤占28%，a鏈的互補鏈（b鏈）中腺嘌呤占該鏈全部堿基的百分比是_。4、某DNA分子中含有 30%的腺嘌呤，該DNA分子一條鏈上鳥嘌呤最多可占此鏈堿基總數的_。 26%40%7、含有32P或31P的磷酸，兩者化學性質幾乎相同，都可參與DNA的組成，但32P比31P質量大?，F將某哺乳動物的體細胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移到含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經過第1、2次細胞分裂后，分別得到G1、G2代細胞。再從G0、G1、G2代細胞中提取出DNA，經密度剃度離心后得到的結果如圖所示，

20、由于DNA分子的質量不同，因此在離心管內的分布不同。若、分別代表輕型、中型、重型DNA分子的位置，請回答：、G0、G1、G2三三代代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：G0 、G1 、G2 。 ABD、G2代在代在、三條帶中三條帶中DNADNA數數的比例是的比例是 。、圖中、圖中、兩條帶中兩條帶中DNADNA分子所含的同分子所含的同位素磷分別是：位素磷分別是： ， 。、上述實驗結果證明了、上述實驗結果證明了DNADNA的復制方式的復制方式是是 。0:1:131P31P 和和32P半保留復制半保留復制3、將、將32P 標記的標記的DNA分子放在分子放在 31P的培養(yǎng)基

21、上培養(yǎng)，的培養(yǎng)基上培養(yǎng)， 經經過過3次復制，在所形成的子代次復制，在所形成的子代 DNA中，含中，含32P 的的DNA占占總數是總數是 A1/16 Bl8 C14 D124 4、某生物的雙鏈某生物的雙鏈DNADNA分子共有含氮堿基分子共有含氮堿基7777對，其中一條鏈對，其中一條鏈上（上（A+TA+T）：（）：（C+ GC+ G）2.52.5，問該，問該DNADNA分子連續(xù)復制兩次分子連續(xù)復制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數目是共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數目是A A154154個個 B B165165個個 C C110110個個 D D220220個個小結小結: :設一條設一條DNAD

22、NA分子中有胸腺嘧啶分子中有胸腺嘧啶mm個，則該個，則該DNADNA復制復制n n次后，形成子代次后，形成子代DNADNA分子需游離的胸分子需游離的胸腺嘧啶為腺嘧啶為T T 。(2n-1)m7 7用用1515N N標記的一個標記的一個DNADNA分子分子, ,放在含有放在含有1414N N 的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基中復制三次，則含有中復制三次，則含有1515N N的的DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子的分子的比例和占全部比例和占全部DNADNA單鏈的比例依次是單鏈的比例依次是A 1A 12 2，1 14 B 14 B 14 4，1 18 8C 1C 14 4，1 116 D 116 D 18 8，1 18 88 8某某DNADNA分子有分子有20002000個脫氧核苷酸，已知它的一條個脫氧核苷酸，已知它的一條單鏈上堿基單鏈上堿基A A：G G：T T：C C1 1：2