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1、第三节：第三节：DNADNA的复制的复制第三章第三章 基因的本质基因的本质问题引入问题引入如何做到由一个这样的会徽变成两个或者多个一模一样的会徽？当然了，我们可以先制作模板，然后严格按照模板拷贝出很多个一样的会徽那么，生物那么，生物亲子代之子代之间是通是通过遗传物物质传递遗传信息的，信息的，那么那么亲代的代的遗传物物质如何如何“多出一份多出一份”来来传递给子代？子代？ 何谓何谓DNADNA的复制？的复制？ 所谓所谓DNADNA的复制的复制就是指以就是指以亲代亲代DNADNA为为模板合成子代模板合成子代DNADNA的过程，的过程，1DNA2DNA1DNA2DNA 新产生的新产生的DNA分子是一个
2、全新分子是一个全新的的DNA分子吗？分子吗？（一）一）最早提出的最早提出的DNADNA复制模型有三种复制模型有三种1 1、全保留复制：、全保留复制：新复制出的分子直接形新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。成，完全没有旧的部分。复制一次复制一次亲代亲代DNA子代子代DNA一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测2 2、半保留复制：、半保留复制：形成的分子一半是新的，形成的分子一半是新的，一半是旧的。一半是旧的。复制一次复制一次亲代亲代DNA子代子代DNA 3 3、分散复制（弥散复制）：、分散复制（弥散复制）：新复制的分新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。子中新旧都有，但分配是随
3、机组合的。复制一次复制一次亲代亲代DNA子代子代DNA【作出假设作出假设】DNADNA复制是一种复制是一种半保留半保留式的式的复制复制 （二）对（二）对DNADNA复制方式的探究复制方式的探究 全保留全保留全保留全保留复制复制复制复制半保留半保留半保留半保留复制复制复制复制弥散弥散弥散弥散复制复制复制复制半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制假说假说- -演绎法演绎法每个子代每个子代DNADNA均由均由1 1条条母链母链和和1 1条条子链子链组成。组成。问题问题: :如果要在实验中直观地区别、如果要在实验中直观地区别、“标识标识”母链母链或或子链子链, ,可以采取什么办法？可以采取什么办法？
4、 问题问题1 1: :如果如果DNADNA是半保留是半保留复制，复制后得到的复制，复制后得到的 子子一代一代DNADNA和子二代和子二代DNADNA的组的组成是怎样的成是怎样的? ?（请同学们请同学们绘图表示）绘图表示）亲代亲代亲代亲代DNADNADNADNA分子分子分子分子同位素同位素( (具放射性具放射性) )标记的方法标记的方法【演绎推理演绎推理】亲代亲代亲代亲代DNADNADNADNA分子分子分子分子问题问题: :如果用同位素如果用同位素( (放射性放射性) )进行标记进行标记, ,用用什么元素什么元素? ? 问题问题: :如果亲代如果亲代DNADNA是是1515N N的，放在的，放在
5、1414N N的环境的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNADNA分分别含有哪种别含有哪种N N元素？元素？ 可用可用C、H、O、N、P等等元素元素亲代亲代亲代亲代DNADNADNADNA分子分子分子分子1515N N/ /1414N N-DNA -DNA ( ( ( (全部全部全部全部) ) ) )1515N N/ /1414N N-DNA(1/2) -DNA(1/2) 1414N N/ /1414N N-DNA(1/2) -DNA(1/2) 子一代：子一代： 子二代：子二代： 亲亲 代：代： 1515N/N/1515N N-DNA -DNA ( (
6、( (全部全部全部全部) ) ) )问题问题: : 要验证上述预测要验证上述预测, ,就要分别观察亲代和子就要分别观察亲代和子代的情况代的情况, ,但实验中但实验中, ,复制后的复制后的DNADNA分子混合在一起分子混合在一起的，不易的，不易分离分离。怎么解决这个问题？。怎么解决这个问题？ 通过离心使其发生分层通过离心使其发生分层( (1515N N质量大于质量大于1414N)N)亲代亲代亲代亲代DNADNADNADNA分子分子分子分子问题问题: :如果对亲代、子一代、子二代的如果对亲代、子一代、子二代的DNADNA都分别进行离心，结果会怎样分布？都分别进行离心，结果会怎样分布？【验证假设验证
7、假设】作出假设作出假设演绎推理演绎推理验证假设验证假设假假说说演演绎绎【小结小结】 （1 1）DNADNA的复制是半保留复制的复制是半保留复制（2 2）子代）子代DNADNA可能的情况及可能的情况及如何设计实验验证这种现象如何设计实验验证这种现象（3 3）通过实验进行验证）通过实验进行验证对对DNADNA复制方式的探究复制方式的探究 得出结论得出结论二、二、 DNADNA的复制过程的复制过程 解旋解旋合成子链（配对、聚合）合成子链（配对、聚合）形成子代形成子代DNADNA自主阅读自主阅读P54P54，思考：，思考：DNADNA的复制过程包括哪几个的复制过程包括哪几个主要环节？主要环节？ 请同学
8、们看完此动画，以小组为单请同学们看完此动画，以小组为单位利用你们身边自制的脱氧核苷酸位利用你们身边自制的脱氧核苷酸和上节你们做的和上节你们做的DNA 分子结构模型分子结构模型模拟复制过程，并思考讨论复制需模拟复制过程，并思考讨论复制需要的条件，看哪个组快而准。要的条件，看哪个组快而准。解旋酶解旋酶催化（氢键断裂）催化（氢键断裂）解解旋：旋：模板模板（在（在DNADNA聚合酶的催化下，利用聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）游离的脱氧核苷酸进行）以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母母链（旧链）链（旧链）子链（新链）子链（新链）形成两个子代形成两个子代DNA:同时进行同时进行(
9、边解旋边复制）边解旋边复制）组成组成边边解解旋旋复复制制半半保保留留复复制制多多起起点点复复制制复制特点复制特点在解旋酶的作用下，双链螺旋的在解旋酶的作用下，双链螺旋的DNADNA打打开氢键，解开成为两条单链，每条单链开氢键，解开成为两条单链，每条单链均作为模板合成新的均作为模板合成新的DNADNA。DNADNA分子复制的过程分子复制的过程 以二条母链为模板，四种脱氧核苷酸为以二条母链为模板，四种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成为两条原料，按碱基互补配对原则合成为两条新的子链。新的子链。一条母链和一条子链盘绕成双螺旋结构，一条母链和一条子链盘绕成双螺旋结构，形成新的形成新的DNADNA
10、分子。分子。解旋：解旋： 合成：合成：复旋：复旋： 【讨论讨论】 二条母链的碱基顺序是否相同？二条母链的碱基顺序是否相同？ 二条子链的碱基顺序是否相同？二条子链的碱基顺序是否相同？ 新合成的二个新合成的二个DNADNA碱基顺序是否相同？碱基顺序是否相同？不同，互补不同，互补相同相同不同，互补不同，互补 DNADNA准确复制的原因准确复制的原因? ?（小组抢答（小组抢答) ) DNADNA具有独特的双螺旋结构，具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板。能为复制提供模板。 碱基具有互补配对的能力，碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。能够使复制准确无误。DNADNA分子是在什么时间进行复制的？
11、分子是在什么时间进行复制的？在减数第一次分裂前的间期进行在减数第一次分裂前的间期进行复制复制有丝分裂在间期进行复制有丝分裂在间期进行复制新复制两个子代新复制两个子代DNA分子是在什么分子是在什么时间分离的？分离的？在减数第二次分裂的后期在减数第二次分裂的后期有丝分裂在后期有丝分裂在后期DNADNA分子的复制实质分子的复制实质( (意义意义) )？ DNADNA通过复制，使遗传信息从亲代传通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳性，给了子代，从而保证了物种的相对稳性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。延续。 DNA DNA复制复制
12、时间时间 场所场所条件条件原则原则特点特点 结果结果意义意义有丝分裂的间期有丝分裂的间期 减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前的间期真核主要在细胞核，少数在线粒体或叶绿体真核主要在细胞核，少数在线粒体或叶绿体原核在拟核（细胞质）原核在拟核（细胞质）模板、酶、原料、能量（模板、酶、原料、能量（ATP)ATP)等等碱基互补配对原则碱基互补配对原则半保留复制半保留复制子链与母链结合，构成两个新的子链与母链结合，构成两个新的DNADNA分子分子保持了遗传信息的连续性保持了遗传信息的连续性边解旋边复制边解旋边复制【小结小结】 准确复准确复制原因制原因 (1)独特双螺旋结构提供复制模板（2)碱基配对原则
13、保证准确无误亲代亲代DNA分子分子复制复制1次次复制复制2次次复制复制3次次482=21=22=23 【计算分析计算分析】15N14N无论无论DNA复制多少次，含有原来母链的复制多少次，含有原来母链的DNA分子分子永远只有两条永远只有两条【基础拓展基础拓展】：DNADNA复制中的有关计算复制中的有关计算)DNA)DNA个数个数: :2n（n=复制次数）复制次数）2 2）含母链的）含母链的DNADNA数量及比例数量及比例22 22n23 3）含母链的脱氧核苷酸链数占总）含母链的脱氧核苷酸链数占总链数比链数比4 4）复制）复制n n次次消耗游离核苷酸的量：消耗游离核苷酸的量：a（）5 5）复制）复
14、制第第n n次次消耗原料的量：消耗原料的量： a计算公式计算公式3 34 41 1、将单个的脱氧核苷酸连接成、将单个的脱氧核苷酸连接成DNADNA分子的主要的酶分子的主要的酶是：是： A A、DNADNA连接酶连接酶 B B、DNADNA酶酶 C C、DNADNA解旋酶解旋酶 D D、DNADNA聚合酶聚合酶D2 2、以以DNADNA的一条链的一条链“A AT TC C”为模板，经为模板，经复制后的子链是（复制后的子链是（ ）A. A. “T TA AG G” B. B. “U UA AG G”C. C. “T TA AC C” D. D. “T TU UG G”A3 3、一个一个DNADNA
15、分子经过分子经过3 3次复制后，保留有原来母链的次复制后，保留有原来母链的子代子代DNADNA分子占全部子代分子占全部子代DNADNA分子的比例为（分子的比例为（ ）; ; 原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为( )( )。 A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16BC2/23=1/42/（232）=1/84 4、已已知知某某DNADNA分分子子中中含含腺腺嘌嘌呤呤(A)200(A)200个个，占占全全部部DNADNA碱碱基基总总数数的的20%20%，该该DNADNA连连续续复复制制4 4次次，环环境境
16、中中消消耗耗游游离离的的胞胞嘧嘧啶啶脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷酸酸（C C）的的数目为数目为( )( ) A.1600 A.1600个个 B.3200B.3200个个 C.4500C.4500个个 D.4800D.4800个个 【解析解析】(1)(1)求出该求出该DNADNA分子中共含有多少个脱氧核糖核苷酸：分子中共含有多少个脱氧核糖核苷酸： 200/20%=1000(200/20%=1000(个个) )(2)(2)求出该求出该DNADNA分子中含有多少个胞嘧啶脱氧核糖核分子中含有多少个胞嘧啶脱氧核糖核 苷酸：苷酸：1000-(2001000-(2002)2)/2=300(/2=300(个个) )(3)(3)求出复制求出复制4 4次需多少个胞嘧啶脱氧核苷酸：次需多少个胞嘧啶脱氧核苷酸： （241）300=4500(个个) C
