3.3DNA的復(fù)制（第1課時(shí)）高一下學(xué)期生物人教版必修二

第3節(jié)

DNA的復(fù)制遺傳物質(zhì)DNA復(fù)制的機(jī)制分析MECHANISMANALYSISOFDNAREPLICATIONOFGENETICMATERIALDNAREPLICATIONMOLECULARBIOLOGY第三章

基因的本質(zhì)新課導(dǎo)入1.她們?yōu)槭裁撮L(zhǎng)得這么像？2.什么是DNA的復(fù)制？DNA以什么樣的方式復(fù)制？減數(shù)分裂和受精作用使生物的親代與子代之間保持遺傳性狀的穩(wěn)定性。遺傳物質(zhì)復(fù)制？提出問題對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)一假說一：半保留復(fù)制（沃森和克里克）提出假說(1)DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋

，互補(bǔ)堿基之間的______斷裂。(2)解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的

，游離的脫氧核苷酸根據(jù)

.原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。(3)新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式稱作

。解開氫鍵模板堿基互補(bǔ)配對(duì)半保留復(fù)制特點(diǎn)：形成的分子一半是新的，一半是舊的對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)一假說二：全保留復(fù)制提出假說以兩條母鏈為模板合成兩條DNA子鏈，子代DNA中母鏈重新結(jié)合，兩條子鏈彼此結(jié)合成另一個(gè)子代DNA分子。假說三：分散復(fù)制親代DNA雙鏈被切成片段后合成，然后子、母雙鏈聚集成“雜種鏈”。特點(diǎn)：一全新，一全舊特點(diǎn)：新舊都有，隨機(jī)組合DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二問題2：如果要你來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為最基本的思路是什么？問題1：這些觀點(diǎn)各有不同，如何來證明那個(gè)觀點(diǎn)是正確的？問題3：用什么方法能在實(shí)驗(yàn)中直觀區(qū)分母鏈和子鏈？問題4：該實(shí)驗(yàn)用什么元素做標(biāo)記？為什么？問題5：如何測(cè)定子代DNA帶有同位素的情況?區(qū)分親代和子代DNA活動(dòng)一：閱讀課本P53-54,思考下列問題DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二梅塞爾森斯塔爾1958年大腸桿菌（繁殖快，20min一代）同位素標(biāo)記技術(shù)問題3：用什么方法能在實(shí)驗(yàn)中直觀區(qū)分母鏈和子鏈？DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二問題4：該實(shí)驗(yàn)用什么元素做標(biāo)記？為什么？15N和14N，因?yàn)?5N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素（無放射性），這兩種同位素的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。先用含15N的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)親代的母鏈帶上15N標(biāo)記新合成的子鏈帶上14N標(biāo)記DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二問題5：如何測(cè)定子代DNA帶有同位素的情況?也就是說，形成的不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？密度梯度離心法14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(輕帶)(中帶)(重帶)含15N的DNA比含14N的DNA密度大；利用密度梯度技術(shù)可以在試管中分離開含有相對(duì)原子質(zhì)量不同的氮元素的DNA。≠差速離心法密度低高合作探究：如果親代DNA的兩條鏈全部都是含15N，把它放在含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？嘗試推理并畫出1個(gè)DNA分子分別按照半保留復(fù)制、全保留復(fù)制的方式復(fù)制兩次的圖解模型。DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二演繹推理活動(dòng)二：小組合作DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二演繹推理1.假設(shè)DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N15N/15N重帶15N/14N14N/14N15N/14N輕帶中帶中帶提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心第二代第一代含14N的培養(yǎng)液不同復(fù)制方式的預(yù)期結(jié)果DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二演繹推理2.假設(shè)DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制15N15N14N14N14N14N14N14N15N15N14N14NPF1F215N15N15N/15N重帶第二代第一代提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心含14N的培養(yǎng)液輕帶重帶輕帶重帶14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N不同復(fù)制方式的預(yù)期結(jié)果DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二演繹推理3.假設(shè)DNA的復(fù)制是分散復(fù)制PF1F2第二代第一代提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心含14N的培養(yǎng)液重帶15N/15N中帶15N/14N混合中帶15N/14N混合15N/14N15N/14N15N/14N15N/14N15N15N15N/14N15N/14N不同復(fù)制方式的預(yù)期結(jié)果證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第二代第一代提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心含14N的培養(yǎng)液重帶15N/15N中帶15N/14N排除全保留復(fù)制排除分散復(fù)制結(jié)論：證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制得出結(jié)論14N/14N15N/14N輕帶中帶標(biāo)記大腸桿菌轉(zhuǎn)移培養(yǎng)提取DNA、離心觀察記錄實(shí)驗(yàn)過程大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代提出問題作出假說演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論假說演繹法推測(cè)可能的復(fù)制方式DNA是如何復(fù)制的？根據(jù)復(fù)制方式，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與半保留復(fù)制的預(yù)期相符DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散型復(fù)制1、細(xì)菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，其DNA的含氮堿基均含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取其子代的DNA離心，下圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A.第一次分裂的子代DNA應(yīng)為⑤B.第二次分裂的子代DNA應(yīng)為①C.第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③D.親代的DNA應(yīng)為⑤A課堂小測(cè)DNA復(fù)制的過程四利用3min時(shí)間，閱讀課本55~56頁，思考下列問題。1、DNA復(fù)制的概念是什么?時(shí)間？場(chǎng)所？2、DNA復(fù)制過程怎么進(jìn)行?3、DNA復(fù)制過程需要哪些條件?4、DNA復(fù)制過程有何特點(diǎn)?5、DNA能精確復(fù)制的原因是什么？6、DNA復(fù)制有何生物學(xué)意義?DNA復(fù)制的過程四1、概念2、時(shí)期3、場(chǎng)所DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。細(xì)胞分裂前的

，隨著染色體的復(fù)制而完成。(

的間期、

的間期)（真核生物）間期有絲分裂前減數(shù)分裂前真核生物：原核生物：病毒：細(xì)胞核（主要）、葉綠體、線粒體擬核（主要）、細(xì)胞質(zhì)（質(zhì)粒DNA）宿主細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的過程四在ATP的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋：?jiǎn)栴}1：是什么物質(zhì)將DNA雙螺旋打開？解旋酶問題2：為什么這種物質(zhì)可將DNA雙螺旋打開？解旋酶可斷開氫鍵4、復(fù)制的過程游離的脫氧核苷酸作為原料，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則隨機(jī)地與兩條母鏈的堿基配對(duì)，確定子鏈的脫氧核苷酸排列順序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵（2）合成子鏈注：氫鍵形成不需酶和能量4、復(fù)制的過程在DNA聚合酶催化下單個(gè)的脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸鏈CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATPDNA聚合酶：連接游離的脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵（2）合成子鏈合成方向：子鏈的5'端→3'端4、復(fù)制的過程DNA復(fù)制的過程四問題3：子鏈的合成是以什么為模板問題4：子鏈的合成需要什么原料？問題5：子鏈的合成遵循哪一原則？

問題6：將單個(gè)脫氧核苷酸連接起來依靠哪一物質(zhì)？問題7：DNA的兩條鏈?zhǔn)峭耆蜷_后，才開始合成子鏈嗎？

母鏈（親代DNA的兩條鏈）4種游離的脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)原則DNA聚合酶邊解旋邊復(fù)制CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（3）重新螺旋，合成子代DNA方向：子鏈5’到3’4、復(fù)制的過程DNA復(fù)制的過程四模板原料酶能量DNA分子的兩條鏈細(xì)胞中游離的脫氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶ATP5、條件提高DNA復(fù)制的效率①半保留復(fù)制②邊解旋邊復(fù)制③雙向復(fù)制原核生物：?jiǎn)纹瘘c(diǎn)真核生物：多起點(diǎn)6、特點(diǎn)原