1、3.3DNA的復制http:/ DNA DNA 作為遺傳物質，必須實現自我復制，才能在作為遺傳物質，必須實現自我復制，才能在親代與子代之間傳遞信息?？梢娪H代與子代之間傳遞信息?？梢?DNA DNA 復制是復制是 DNA DNA 的的一個重要功能，是一項重要的勝利活動。一個重要功能，是一項重要的勝利活動。 請同學們討論，作為細胞內的一項生命活動，請同學們討論，作為細胞內的一項生命活動， DNA DNA 復制需要什么條件呢？復制需要什么條件呢？ 資料：資料： 最早期提出的最早期提出的DNADNA復制模型有三種：復制模型有三種：保留型復制、半保保留型復制、半保留型復制留型復制和和分散型復制分散型復制

2、。在保留型復制的模型中，新復制。在保留型復制的模型中，新復制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分。半保留型是一鏈出的分子直接形成，完全沒有舊的部分。半保留型是一鏈舊模板合成另一鏈，因此形成的分子是一半新的、一半舊舊模板合成另一鏈，因此形成的分子是一半新的、一半舊的。分散模型復制的兩個分子也是同時含有舊的和新的部的。分散模型復制的兩個分子也是同時含有舊的和新的部分，但是其分配是隨機組合的。分，但是其分配是隨機組合的。 沃森和克里克所推測的是半保留型的復制沃森和克里克所推測的是半保留型的復制。他們認為。他們認為原有的兩鏈原有的兩鏈DNADNA會分開，每一鏈各作為一個模板用來復制新會分開，每一鏈各作為

3、一個模板用來復制新的部分，所以新合成的分子中有一舊鏈和一新鏈。的部分，所以新合成的分子中有一舊鏈和一新鏈。一一. .對對DNADNA分子復制的推測分子復制的推測 （1 1）這些復制觀點的提出你有何啟示？）這些復制觀點的提出你有何啟示？（2 2）這些觀點各不相同，如何來證明哪個觀點是正確）這些觀點各不相同，如何來證明哪個觀點是正確的？的？（3 3）要你來設計實驗，你認為最基本的思路是什么？）要你來設計實驗，你認為最基本的思路是什么？一一. .對對DNADNA分子復制的推測分子復制的推測 一一. .對對DNADNA分子復制的推測分子復制的推測 DNA DNA分子復制時，分子復制時，DNADNA分子

4、的雙螺旋將解開，分子的雙螺旋將解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸依據堿基作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸依據堿基配對原則，通過形成氫鍵，結構到作為模板的配對原則，通過形成氫鍵，結構到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個單鏈上。由于新合成的每個DNADNA分子種，都保留分子種，都保留了原來了原來DNADNA分子中的一條鏈，因此，這種復制方分子中的一條鏈，因此，這種復制方式被稱做式被稱做半保留復制。半保留復制。 二二.DNA.DNA半保留復制的實驗證據半保留復制的實驗證據 二二.DNA.DNA半保留復制的實驗證據半保

5、留復制的實驗證據 三三.DNA.DNA分子復制的過程分子復制的過程 三三.DNA.DNA分子復制的過程分子復制的過程 DNADNA分子復制的過程示意圖分子復制的過程示意圖 解旋：解旋：在解旋酶的作用下，雙鏈螺旋的在解旋酶的作用下，雙鏈螺旋的DNADNA打開氫鍵，打開氫鍵，解開成為兩條單鏈，每條單鏈均作為模板合成新的解開成為兩條單鏈，每條單鏈均作為模板合成新的DNADNA。三三.DNA.DNA分子復制的過程分子復制的過程 合成：合成：以二條母鏈為模板，四種脫氧核苷酸為原以二條母鏈為模板，四種脫氧核苷酸為原料，按堿基互補配對原則合成為二條新的子鏈。料，按堿基互補配對原則合成為二條新的子鏈。復旋：復

6、旋：一條母鏈和一條子鏈螺旋成為一個新的一條母鏈和一條子鏈螺旋成為一個新的DNADNA分子。分子。 “ “新新”DNADNA的形成過程：的形成過程： 在在DNADNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進行，新聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與其對應的母鏈合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與其對應的母鏈盤繞成雙螺旋結構，從而各自形成一個新的盤繞成雙螺旋結構，從而各自形成一個新的DNADNA分子。分子。一個一個DNADNA成為兩個成為兩個DNADNA，這兩個這兩個DNADNA各含有原來的一條鏈。各含有原來的一條鏈。三三.DNA.DNA分子復制的過程分子復制的過程

7、DNA DNA具有作模板的能力；具有作模板的能力； A A、T T、G G、C C四種脫氧核苷酸為原料；四種脫氧核苷酸為原料； ATP ATP作能量；作能量；酶系統參與（解旋酶、酶系統參與（解旋酶、 合成酶等）；合成酶等）；嚴格遵循堿基互補配對原則；嚴格遵循堿基互補配對原則；三三.DNA.DNA分子復制的過程分子復制的過程 DNADNA分子復制的條件分子復制的條件討論：討論： 二條母鏈的堿基順序是否相同？二條母鏈的堿基順序是否相同？ 二條子鏈的堿基順序是否相同？二條子鏈的堿基順序是否相同？ 新合成的二個新合成的二個DNADNA堿基順序是否相同？堿基順序是否相同？三三.DNA.DNA分子復制的過

8、程分子復制的過程 因因DNADNA復制采用半保留的方式，所以一個復制采用半保留的方式，所以一個DNADNA分子分子經幾代復制后的所有經幾代復制后的所有DNADNA中，只有兩個中，只有兩個DNADNA分子含有原分子含有原DNADNA鏈。鏈。 子代子代DNADNA與親代與親代DNADNA所帶的信息（脫氧核苷酸的排所帶的信息（脫氧核苷酸的排列順序）完全相同列順序）完全相同。 三三.DNA.DNA分子復制的過程分子復制的過程 DNADNA分子的半保留復制，使子代分子的半保留復制，使子代DNADNA與親與親代代DNADNA具有完全相同的脫氧核苷酸排列順序，具有完全相同的脫氧核苷酸排列順序，遺傳信息穩定地

9、從親代傳給子代，遺傳信息穩定地從親代傳給子代，保持了遺保持了遺傳信息的連續性。傳信息的連續性。三三.DNA.DNA分子復制的過程分子復制的過程 DNADNA分子復制的意義分子復制的意義 DNA DNA分子的半保留復制，并不意味著復制分子的半保留復制，并不意味著復制時毫無差錯，否則，自然界便沒有了變異，時毫無差錯，否則，自然界便沒有了變異，生物界就不會向前發展。生物界就不會向前發展。 1 1、概念：是指以親代、概念：是指以親代DNADNA分子為模板合成子代分子為模板合成子代DNADNA分分子的過程子的過程3 3、條件：、條件： 模板：模板：DNADNA分子的兩條鏈分子的兩條鏈 原料：細胞核中游離

10、的四種脫氧核苷酸原料：細胞核中游離的四種脫氧核苷酸 能量：能量：ATPATP 酶：酶： 解旋酶，聚合酶等解旋酶，聚合酶等2 2、時間：、時間：有絲分裂間期和減數分裂的第一次分裂前有絲分裂間期和減數分裂的第一次分裂前的間期的間期6 6、意義：保證了親子代間性狀相似、意義：保證了親子代間性狀相似 4 4、過程：、過程：A.A.解旋：在解旋酶的作用下，兩條扭解旋：在解旋酶的作用下，兩條扭成螺旋狀的長鏈解開成螺旋狀的長鏈解開 B.B.以解開的每段母鏈為模板，以解開的每段母鏈為模板，按照堿基互補配對原則，按照堿基互補配對原則， 合成兩條子鏈合成兩條子鏈C.C.一條子鏈一條子鏈與對應的母鏈扭成螺旋狀，構成

11、新的與對應的母鏈扭成螺旋狀，構成新的DNADNA分子分子 5 5、特點：邊解旋邊復制、特點：邊解旋邊復制半保留復制：是指新形成的半保留復制：是指新形成的DNADNA分子中有一條鏈是保分子中有一條鏈是保留的原留的原DNADNA分子母鏈分子母鏈例例1 1、在、在DNADNA分子中，由于組成脫氧核苷酸的堿基有分子中，由于組成脫氧核苷酸的堿基有4 4種種 （A A、G G、C C、T T），因此，構成），因此，構成DNADNA分子的脫氧核苷分子的脫氧核苷 酸也有酸也有4 4種，它們的名稱是：種，它們的名稱是： 、 、 、 、 、 。 腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸 胞

12、嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸例例2 2、從、從DNADNA分子的復制過程可以看出，分子的復制過程可以看出，DNADNA分子復制分子復制 需要需要 、 、 、和、和_等條件。等條件。DNADNA分子的分子的 結構能夠為復制結構能夠為復制提供精確的模板，通過提供精確的模板，通過 保保證了復制能夠正確地進行。證了復制能夠正確地進行。模板模板原料原料能量能量酶酶雙螺旋雙螺旋堿基互補配對堿基互補配對3 3、將單個的脫氧核苷酸連接成、將單個的脫氧核苷酸連接成DNADNA分子的主要的酶是分子的主要的酶是（ ） A A、DNADNA連接酶連接酶 B B、DNADNA酶酶

13、C C、DNADNA解旋酶解旋酶 D D、DNADNA聚合酶聚合酶4 4、1 1條染色單體含有條染色單體含有1 1個雙鏈的個雙鏈的DNADNA分子，那么，四分體分子，那么，四分體時期中的時期中的1 1條染色體含有（條染色體含有（ ） A A、4 4個雙鏈的個雙鏈的DNADNA分子分子 B B、2 2個雙鏈的個雙鏈的DNADNA分子分子 C C、2 2個單鏈的個單鏈的DNADNA分子分子 D D、1 1個雙鏈的個雙鏈的DNADNA分子分子DB【例【例5 5】大腸桿菌放在含有同位素】大腸桿菌放在含有同位素1515N N培養基中培養若干培養基中培養若干代后，細菌代后，細菌DNADNA所有氮均為所有氮

14、均為1515N N，它比，它比1414N N 分子密度大。分子密度大。然后將然后將DNADNA被被1515N N 標記的大腸桿菌再移到標記的大腸桿菌再移到1414N N培養基中培培養基中培養，每隔養，每隔4 4小時（相當于分裂繁殖一代的時間）取樣一小時（相當于分裂繁殖一代的時間）取樣一次，測定其不同世代細菌次，測定其不同世代細菌DNADNA的密度。實驗結果：的密度。實驗結果：DNADNA復制的密度梯度離心試驗如圖所示。復制的密度梯度離心試驗如圖所示。 （1 1）中帶含有的氮元素是）中帶含有的氮元素是 _ _ 。 （2 2）如果測定第四代）如果測定第四代DNADNA分子密度，分子密度，15N15

15、N標記的比標記的比例表示為例表示為 _ _ 。 （3 3）如果將第一代（全中）如果將第一代（全中）DNADNA鏈的氫鍵斷裂后再鏈的氫鍵斷裂后再測定密度，它的兩條測定密度，它的兩條DNADNA單鏈在試管中的分布位置應為單鏈在試管中的分布位置應為 _ _ 。 （4 4）上述實驗表明，子代）上述實驗表明，子代DNADNA合成方式是合成方式是 _ _ 。 答案：（答案：（1 1） 14N14N和和15N15N（2 2） 1/81/8中，中，7/87/8輕輕 （3 3） 1/21/2重，重， 1/21/2輕輕 （4 4）半保留復制）半保留復制 【例【例6 6】將一個】將一個DNADNA分子進行標記，在普

16、通培養基上，讓其連分子進行標記，在普通培養基上，讓其連續復制續復制3 3次，在最后得到的次，在最后得到的DNADNA分子中，被標記的分子中，被標記的DNADNA的脫氧的脫氧核苷酸鏈占核苷酸鏈占DNADNA總的脫氧核苷酸鏈的比例（總的脫氧核苷酸鏈的比例（ ） A A、 1/321/32 B B、 1/ 16 1/ 16 C C、 1/81/8 D D、 1/4 1/4 解析：此題考查解析：此題考查DNADNA的復制過程，明確的復制過程，明確DNADNA分子的半保留分子的半保留復制的特點。題中標記了一個復制的特點。題中標記了一個DNADNA分子之后，就等于標記了分子之后，就等于標記了兩條兩條DNADNA鏈，進行第一次復制后，根據鏈，進行第一次復制后，根據