1、第第3 3节节 DNADNA的复制的复制第三章第三章 基因的本质基因的本质在1953年以前，基因的物质本性一直是困扰着全世界生物学家的问题。1953年4月25日自然杂志发表了沃森（JWatson）和克里克（FCrick）的DNA双螺旋结构模型，既反映了DNA分子可能具有的无穷多样性，又能立刻提出DNA分子自我复制的可能机制，使生物学家一下子接受了基因的物质本质就是DNA。但是，DNA双螺旋结构模型虽然是以众多的实验结果为依据，但它本身却尚有待于实验证明。基中第一个问题就是：DNA果真是一种能自我复制的分子吗？在DNA双螺旋结构模型发表之后，科恩伯格就以这一模型作为设想基础，用实验方法研究DNA
2、的复制，并取得成功科恩伯格实验实验：从大肠杆菌中提从大肠杆菌中提取出的取出的DNA聚合酶加入到具有四种聚合酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸和适量的丰富的脱氧核苷酸和适量的Mg2+的人工合成体系中，经经保温孵育的人工合成体系中，经经保温孵育后测定后测定DNA含量，发现并没有含量，发现并没有DNA增加增加;当加入了少量当加入了少量DNA做引子和做引子和ATP作为能源物质，作为能源物质，再经保温孵育后，测定再经保温孵育后，测定DNA含量，发现含量，发现DNA含含量增加了。且发现增加量增加了。且发现增加DNA的的(A+T)：(C+G)的的比值与所加入的单链比值与所加入的单链DNA引子相同。引子相同。实
3、验中实验中DNA肉眼看不见，你认为他是如何检测到肉眼看不见，你认为他是如何检测到有新有新DNA形成的？形成的？假如没有腺嘌呤核苷酸结果假如没有腺嘌呤核苷酸结果如何？如何？分析：DNA可以复制吗？实验中哪些信息支持这个结论？DNA复制所需原料有哪些？大肠杆菌研磨液为DNA复制提供了哪些物质和条件？如果不加入“模板”DNA，新DNA可以合成吗？请根据DNA分子的双螺旋结构特点推测DNA复制的模型。1953年沃森（James Watson）和克里克（Francis Crick）提出了著名的DNA双螺旋以及双链间碱基配对的模型，根据这个模型，他们进一步提出了DNA复制的半保留模型，虽然这个模型比当时并
4、存的全保留模型看起来简单易行的多，但始终缺乏有说服力的数据梅赛尔一斯特尔实验梅赛尔一斯特尔实验(l)实验过程：实验分为两组，实验过程：实验分为两组，对照组：将大肠杆菌置于含对照组：将大肠杆菌置于含14N的培养基上的培养基上生长，使生长，使DNA碱基中只含碱基中只含14N;实验组：将大肠杆菌置于含实验组：将大肠杆菌置于含15N的培养基上的培养基上生长，使生长，使DNA碱基中只含碱基中只含15N;演绎推理预测演绎推理预测人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1将对照组含将对照组含14N14N的大肠杆菌继续于的大肠杆菌继续于14N14N培养基中生长，培养基中生长，繁殖两次
5、，从三代大肠杆菌中分别提取繁殖两次，从三代大肠杆菌中分别提取DNADNA进行高速离进行高速离心分离。心分离。将实验组含将实验组含15N15N的大肠杆菌继续于的大肠杆菌继续于14N14N培养基中生长，培养基中生长，繁殖两次，从三代大肠杆菌中分别提取繁殖两次，从三代大肠杆菌中分别提取DNADNA进行高速离进行高速离心分离，结果如图心分离，结果如图人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1总结总结思考：将第思考：将第1 1代的代的14N/15N14N/15N杂种链变性使双链分开，再将杂种链变性使双链分开，再将变性前后的双链和单链分别进行变性前后的双链和单链分别进行CsClC
6、sCl密度梯度离心密度梯度离心人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件11958年HerbertTaylar用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，通过放射自显影技术证实了真核生物的DNA复制也符合半保留模型。每条染色体含有一条双链DNA，Taylar用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA（标记双链），然后让细胞进行有丝分裂，请同学们预测实验结果：经放射自显影后，第一细胞周期的中期，每个染色体的两条色单体中有几条被标记？到第二细胞周期的中期，所有染色体都一样吗？每个染色体中有几条染色单体被标记？到第三细胞周期的中期时，所有染色体都一样吗？每个染色体中有几条染色单体被标记？上述结果说明
7、什么问题？Taylar的实验的实验人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1每一条染色单体是由一条每一条染色单体是由一条DNA DNA 双链组成，按半保留复制机制，双链组成，按半保留复制机制，TaylarTaylar预期用预期用3 3H H标记蚕豆根尖细胞的标记蚕豆根尖细胞的DNADNA到第二周期后出现不再有到第二周期后出现不再有标记。经放射自显影后第一周期的中期（标记。经放射自显影后第一周期的中期（M1M1）染色体中的两条单体）染色体中的两条单体都被标记；到第二周期的中期（都被标记；到第二周期的中期（M2M2）染色体中仅一个单体被标记；）染色体中仅一个单体被标记；到
8、第三周期的中期（到第三周期的中期（M3M3）时，染色体有两类：一类是染色单体都未）时，染色体有两类：一类是染色单体都未标记，另一类是有一个染色单体被标记，两类染色体比例相等，这标记，另一类是有一个染色单体被标记，两类染色体比例相等，这一结果和预期的情况完全符合一结果和预期的情况完全符合人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1姐妹染色单体差别染色方法姐妹染色单体差别染色方法在复制过程中用胸腺嘧啶的类似物在复制过程中用胸腺嘧啶的类似物5-5-尿嘧啶（尿嘧啶（5-Bromodeoxy uridine5-Bromodeoxy uridine，BUdRBUdR）可掺）可掺入到
9、新合成的入到新合成的DNADNA中。在两细胞周期之后，一条染色单体中含有中。在两细胞周期之后，一条染色单体中含有DNADNA分子的双分子的双链都被链都被BrdUBrdU取代，而另一条染色单体只有一条取代，而另一条染色单体只有一条DNADNA单链中含有单链中含有BrdUBrdU。若用荧光。若用荧光染料染色，染料染色，DNADNA双股都含有双股都含有BrduBrdu的染色单体的荧光强度要小于的染色单体的荧光强度要小于DNADNA的单股含的单股含BrdUBrdU的染色单体的荧光强度，在荧光显微镜下可观察到两条姐妹染色单体的荧光的染色单体的荧光强度，在荧光显微镜下可观察到两条姐妹染色单体的荧光强弱不同
10、。强弱不同。分析。分析。第一细胞周期、第二细胞周第一细胞周期、第二细胞周期、第三细胞周期的中期细胞内期、第三细胞周期的中期细胞内染色体的染色情况如何（主要指染色体的染色情况如何（主要指各个染色体的染色情况和每个染各个染色体的染色情况和每个染色体的两个姐妹染色单体的染色色体的两个姐妹染色单体的染色情况）？情况）？这样的染色结果支持半保留这样的染色结果支持半保留复制模型吗？如何解释？复制模型吗？如何解释？人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1 DNA复制复制时间时间细胞有丝分裂间期或者减数第一次分裂间细胞有丝分裂间期或者减数第一次分裂间期期场所场所细胞核细胞核原料原料
11、4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸酶酶DAN解旋酶和解旋酶和DNA聚合酶聚合酶能量能量ATP（主要由线粒体提供）（主要由线粒体提供）模板模板模板模板DNA（要复制的（要复制的DNA）特点特点边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件13，5-磷酸二酯键磷酸二酯键35核苷酸的连接方核苷酸的连接方式式人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1解旋酶TCGAGAGCTCG CC G人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1TCGAGAGCTCG CC G解旋酶聚合酶A人教版新教材DNA
12、的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1解旋酶TCGAGAGCTCGCCG聚合酶GA人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1TCGAGAGCTCGCCG解旋酶聚合酶GACTC人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1TCGAGAGCTCGCCG解旋酶聚合酶C聚合酶GACTCC人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1TCGAGAGCTCGCCGG聚合酶GACTCC聚合酶C人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1TCGAGAGCTCGCCGCG聚合酶GACTCC聚合酶CG人教版新
13、教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1CGTCGAGGCAGCTCGGACTCC聚合酶GCG人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1聚合酶CGGCCTCGAGAGCTGCCAGCTCGAGG人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1DNA的复制过程阅读课本：结合图示，同学之间描述复制过程人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件13 5 3 5 3 5 3 5 解链方向解链方向3 5 一条子链连续复制一条子链连续复制而而另一条子链不连续复制另一条子链不连续复制。1968年，年，冈崎片冈崎片段段。
14、人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1DNA复制的过程细胞呼吸细胞呼吸解旋酶解旋酶模板模板碱基互补配对碱基互补配对酶酶四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸母链母链两两完全相同完全相同人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1准确复制的原因、意义准确复制的原因、意义意义意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的稳定性、连续性遗传信息的稳定性、连续性原因原因：DNADNA分子独特的分子独特的提供提供精确的模板精确的模板通过通过保证了复制保证了复制准确无误。准确无误。双螺旋结构双螺旋结构碱基互补配对碱基互补配对人教版新教材DNA的复制教学课件1人教版新教材DNA的复制教学课件1
