1、 第四节 DNA的复制 温故知新温故知新 根据模型说出根据模型说出DNA分子结构的特点分子结构的特点 在细胞分裂的时候在细胞分裂的时候DNADNA将遗传信息传将遗传信息传 递给下一代，那么信息如何传递呢？递给下一代，那么信息如何传递呢？ ？ 一、探究一、探究DNADNA分子复制方式分子复制方式 提出问题提出问题: : 新产生的新产生的DNADNA分子是一个分子是一个 全新的全新的DNADNA分子吗？分子吗？ 作出假设作出假设: DNADNA复制猜测复制猜测 全保留复制全保留复制 半保留复制半保留复制 弥散复制弥散复制 1 2 方式：半保留复制方式：半保留复制 方式：全保留复制方式：全保留复制
2、小组活动：模拟小组活动：模拟DNA复制方式复制方式 1 1、绿色纸绿色纸上的上的DNADNA分子片段代表分子片段代表亲代亲代DNADNA。 黄色纸黄色纸上的上的DNADNA代表代表子代子代DNADNA。 2 2、请小组成员相互合作，模拟、请小组成员相互合作，模拟DNADNA分子以分子以半保留复制或半保留复制或 全保留复制方式全保留复制方式复制一次形成的子代复制一次形成的子代DNADNA的过程。的过程。 复制一次复制一次 全保留复制全保留复制 半保留复制半保留复制 3、弥散复制、弥散复制 作出假设作出假设 复制一次复制一次 亲代亲代DNADNA 子代子代DNADNA 亲代亲代DNADNA 子代子
3、代DNADNA 亲代亲代DNADNA 弥散复制弥散复制 亲代亲代DNADNA 复制一次复制一次 复制一次复制一次 子代子代DNADNA 同位素示踪技术同位素示踪技术 1 1、如何通过设计实验证明、如何通过设计实验证明DNADNA的复制方的复制方 式？关键思路是什么？式？关键思路是什么？ 要区分亲代和子代要区分亲代和子代DNA 2、可以采用什么实验方法？、可以采用什么实验方法？ 设计实验设计实验 已知元素含有14N和15N两种质量 不同的同位素，可用15N标记亲代 DNA ，用14N 标记子代DNA 。 元素标记元素标记 含氮碱基含氮碱基 两条链都为两条链都为15N的的DNA（表示为（表示为15
4、N/15N） 一条链为一条链为14N，另一条链为，另一条链为15N的的DNA （表示为（表示为14N/15N） 两条链都为两条链都为14N的的DNA（表示为（表示为14N/14N） 1414N/ N/14 14N N- -DNA DNA 密度小密度小- -轻带轻带 1414N/ N/15 15N N- -DNA DNA密度居中密度居中- -中带中带 1515N/ N/15 15N N- -DNA DNA密度大密度大- -重带重带 设计实验设计实验 步骤二步骤二: :将大肠杆菌转移到含将大肠杆菌转移到含14 14N N的 的 普通培养液中。普通培养液中。 步骤三：在不同时期收集大肠杆菌后步骤三：
5、在不同时期收集大肠杆菌后 离心，记录离心后试管中离心，记录离心后试管中DNADNA的位置。的位置。 实验验证实验验证 步骤一步骤一: : 用用15 15N N标记的 标记的NHNH4 4ClCl培养大培养大 肠杆菌，获得肠杆菌，获得15 15N/ N/15 15N N- -DNA DNA分子。分子。 1 1、亲代、子一代、子二代、亲代、子一代、子二代DNADNA分别含有哪种分别含有哪种N N元素？元素？ 2 2、请分别在离心管的相应位置标出、请分别在离心管的相应位置标出DNADNA类型类型。 1 14 4N N/ /1 14 4N N 轻带 轻带 1 15 5N N/ /1 15 5N N 重
6、带 重带 1414N N/ /1414N N 轻带 轻带 子一代子一代 结果预测：结果预测：全保留复制全保留复制 子二代子二代 亲代亲代DNADNA 1 15 5N N/ /1 15 5N N 1 14 4N N/ /1 14 4N N 1 14 4N N/ /1 14 4N N 1 15 5N N/ /1 15 5N N 1 15 5N N/ /1 15 5N N 1 15 5N N/ /1 15 5N N 重带 重带 1 15 5N N/ /1 15 5N N 重带 重带 1 1、亲代、子一代、子二代、亲代、子一代、子二代DNADNA分别含有哪种分别含有哪种N N元素？元素？ 2 2、请分
7、别在右图离心管的相应位置标出、请分别在右图离心管的相应位置标出DNADNA类型类型。 1 14 4N N/ /1 15 5N N 中带 中带 1 14 4N N/ /1 15 5N N 中带 中带 1414N N/ /1414N N 轻带 轻带 子一代子一代 结果预测：结果预测：半保留复制半保留复制 子二代子二代 亲代亲代DNADNA 1 15 5N N/ /1 15 5N N 1 15 5N N/ /1 14 4N N 1414N N/ /1414N N 1 15 5N N/ /1 15 5N N 重带 重带 1 15 5N N/ /1 14 4N N 1515N/ N/15 15N N （
8、中带）（中带） 1414N/ N/15 15N N 1414N/ N/15 15N N 1414N/ N/14 14N N （轻带）（轻带） （中带）（中带） （重带）（重带） 步骤一步骤一 步骤二步骤二 步骤三步骤三 实验现象实验现象 得出结论得出结论 DNADNA分子的复制方式分子的复制方式 半保留复制半保留复制 DNADNA分子半保留复制结果：形成了分子半保留复制结果：形成了 一半新、一半旧的两个一半新、一半旧的两个DNADNA分子，分子， 并且原来的旧的并且原来的旧的DNADNA也不存在。也不存在。 二、DNA分子复制的过程 思考：思考： 1 1、概念、概念: : 2 2、时间、时间
9、3 3、场所、场所: : 4 4、过程、过程: : 5 5、条件、条件: : 有丝分裂间期有丝分裂间期 2、时间、时间: : 3、场所：场所： 1、概念：、概念： 以亲代以亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DNADNA的过程。的过程。 ( (体细胞体细胞) ) ( (生殖细胞生殖细胞) ) 减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前的间期 真核生物：真核生物：细胞核（主要）、细胞核（主要）、 叶绿体、线粒体叶绿体、线粒体 原核生物：原核生物：细胞质细胞质( (拟核和质粒拟核和质粒) ) 解旋：解旋：解旋酶作用下，消解旋酶作用下，消 耗能量，双链解开。耗能量，双链解开。 合成子链合成子链:
10、 :以每一条母链为以每一条母链为 模板，进行碱基配对，在模板，进行碱基配对，在DNADNA 聚合酶的催化下，利用游离的聚合酶的催化下，利用游离的 脱氧核苷酸为原料合成子链。脱氧核苷酸为原料合成子链。 4 4、DNADNA复制的过程复制的过程 形成子代形成子代DNADNA：每条子链与每条子链与 其相应的母链盘绕成双螺旋结其相应的母链盘绕成双螺旋结 构，形成构，形成2 2个与亲代个与亲代DNADNA完全相完全相 同的子代同的子代DNADNA分子。分子。 5、条件：、条件： 亲代亲代DNA分子的两条母链分子的两条母链 细胞中游离的细胞中游离的4种种脱氧核苷酸脱氧核苷酸 ATP DNA解旋酶，解旋酶，
11、DNA聚合聚合酶等酶等 能量：能量： 酶：酶： 模板：模板： 原料：原料： DNADNA复制的特点、原则复制的特点、原则 是一个是一个_的过程的过程 边解旋边复制边解旋边复制 由于新合成的由于新合成的DNADNA分子中，都保留了原分子中，都保留了原 DNADNA的一条链，因此叫的一条链，因此叫_ 半保留复制半保留复制 原则：原则： 碱基互补配对碱基互补配对原则原则 DNADNA独特的独特的双螺旋结构双螺旋结构，能为复制提供，能为复制提供 精确模板精确模板； 碱基互补配对碱基互补配对的原则，能使复制的原则，能使复制准确准确 无误。无误。 什么原因保证了复什么原因保证了复 制后的子代制后的子代DN
12、ADNA分子分子 和亲代和亲代DNADNA分子完全分子完全 相同？相同？ 意义：意义：将遗传信息从亲代传递给了子代，将遗传信息从亲代传递给了子代， 从而保持了遗传信息的连续性。从而保持了遗传信息的连续性。 虽然虽然DNADNA复制在很大程度上保证了复制复制在很大程度上保证了复制 的精确性，但是仍然有的精确性，但是仍然有1010- -9 9的错误率的错误率。 请根据这一数据计算，约为请根据这一数据计算，约为31.631.6亿个亿个 碱基对碱基对的人类基因组复制时可能产生的人类基因组复制时可能产生 多少个错误，这些错误可能有什么影多少个错误，这些错误可能有什么影 响？响？ 6 6个碱基错误，影响可
13、能很大，个碱基错误，影响可能很大， 也可能没影响。也可能没影响。 思维拓展思维拓展 1 1个个15 15N N标记的 标记的DNADNA分子在分子在14 14N N的培养基 的培养基 1 1、复制、复制n n次，产生的子代次，产生的子代DNADNA分子为分子为_个，个， 其中含有其中含有15 15N N的 的DNADNA分子为分子为_个，个， 2 2、含有、含有14 14N N的 的_个，个， 3 3、只含、只含14 14N N的 的_个，个， 4 4、只含有、只含有15 15N N的 的_个；个； 6 6、含、含15 15N N的脱氧核苷酸链和含 的脱氧核苷酸链和含14 14N N的脱氧核苷
14、酸链之 的脱氧核苷酸链之 比为比为_。 2n 2 2n 2n-2 2:(2n+1-2) 0 规律规律 练习：练习： 1 1、一个由一个由 1515N N标记细菌的 标记细菌的DNADNA，再放入含再放入含 1414N N培养基 培养基，假设细菌连续分裂三次产生了假设细菌连续分裂三次产生了 8 8个新个体个新个体，则则8 8个新个体中个新个体中DNADNA中的含中的含15 15N N 链有几个链有几个 （ ） A、4 B、2 C、1 D、8 B B 2 2、将、将15 15N N标记的 标记的DNADNA分子放在分子放在14 14N N的培养基 的培养基 上培养，经过上培养，经过3 3次复制，在所形成的子代次复制，在所形成的子代 DNADNA中，含中，含15 15N N的 的DNADNA占总数是（占总数是（ ） A A1/161/16 B Bl l8 8 C C1 14 4 D D1 12 2 3 3、1 1个个DNADNA分子经过分子经过4 4次复制，形成次复制，形成1616个个 DNADNA分子，其中含有最初分子，其中含有最初DNADNA分子长链的分子长链的 DNADNA分子有（分子有（ ） A.2A.2个个 B. 8B. 8个个 C.16C.16个个 D. 32D. 32个个 C A
