3.3 DNA通过复制传递遗传信息 课件（共23张PPT）

(共23张PPT)
第三节 遗传信息的传递
第三章 遗传的分子基础
一、DNA的复制
1．概念：以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA分子的过程。
2．发生时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间，随染色体的复制而完成。
3、方式
猜想
全保留复制
半保留复制
分散复制
＋
＋
＋
复制
复制
复制
探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。实验步骤：
第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA；在氮源为15N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA。用某种离心方法分离得到的结果如图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。
大肠杆菌在含14NHCl的培养液中培养若干代
提取DNA密度梯度离心
大肠杆菌在含15NHCl的培养液中培养若干代
提取DNA密度梯度离心
第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)，提取DNA并离心。
亲代DNA
子代DNA
预测结果
提取DNA并离心
15N培养液
14N培养液
转移
复制1次
全保留
半保留
分散
实验结果
实验方法：同位素示踪法、
密度梯度离心法
提取DNA：破碎处理大肠杆菌，再提取DNA。
结论：排除全保留复制，DNA复制方法可能是半保留复制或分散复制。
第三步：为了进一步证明DNA复制的方式，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)，提取并分离DNA。
亲代DNA
15N培养液
14N培养液
转移
复制1次
14N培养液
转移
复制1次
14N培养液
复制1次
14N培养液
复制1次
提取DNA并离心
提取DNA并离心
预测结果
实验结果
结论：DNA复制方法是半保留复制。
半保留复制
分散复制
4．过程：
(1) 解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋 的双链解开螺旋。
解旋
解旋酶：断裂氢键
3’
3’
5’
5’
3’
5’
5’
3’
b
b
a
a＇
b
a
(2) 合成子链：以解开的两条链为模板，在DNA聚合酶等作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。
合成子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶：使游离的脱氧核苷酸连接到脱氧核苷酸长链上，子链延伸，并形成磷酸二脂键。
3’
5’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
合成子链的方向：按子链3’→5’方向延伸；模板链5’→3’方向延伸。但两条子链合成方向相反。
b
b
a
a＇
3’
5’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
5’
3’
3’
(3) 形成子代DNA分子：子链延伸，母链与子链盘旋成双螺旋结构。结果，一个DNA分子复制形成两个完全相同子代DNA分子。
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
3’
2个
解旋
合成子链
螺旋
结果
5、复制的条件
模板
原料
能量
酶
解旋开来的两条DNA分子的单链
四种游离的脱氧核苷酸
ATP 用于断裂氢键
解旋酶、DNA聚合酶
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
2个
6、归纳分析
①、复制场所：
在细胞中存在DNA的部位均能复制。真核细胞主要在细胞核中。
②、真核细胞DNA复制过程中：
原料的移动方向：
原料的运输方式：
酶的移动方向：
酶的运输方向：
细胞质→细胞核
主动转运 穿过两层核膜
细胞质→细胞核
通过核孔复合体进入核中，穿过0层膜
解旋
合成子链
螺旋
结果
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
2个
③、复制的结果：
2个完全相同的子代DNA分子
④、复制的方向：
2个子链合成方向相反
⑤、复制的特点：
半保留复制、边解旋边复制、多起点复制
解旋
合成子链
螺旋
结果
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
2个
⑥、复制精确的原因：
模板精确、严格的碱基互补配对原则
⑦、复制出现差错的结果：
发生基因突变，一般会改变遗传信息。
⑧、复制的意义：
DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了亲子代之间遗传的连续性。
解旋
合成子链
螺旋
结果
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
【巩固1】、下列关于DNA复制的叙述，正确的是 （ ）
A．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
B．有丝分裂、无丝分裂和减数分裂都要发生DNA复制
C．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制
D．DNA复制时发生染色体的加倍
【巩固2】、在体外进行DNA复制的实验，向试管中加入有关酶、4种脱氧核苷酸和ATP,37 ℃下保温、适宜的酸碱度。下列叙述中正确的是 （ ）
A．能生成DNA，DNA的碱基比例与4种脱氧核苷酸的比例一致
B．不生成DNA，因为实验中缺少DNA模板
C．能生成DNA，DNA的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联
D．不生成DNA，因为实验中缺少酶催化的适宜条件
B
B
【巩固3】、下列关于DNA复制过程的叙述中，错误的是(　　)
A．DNA复制时伴随有氢键的断裂和重新形成
B．DNA复制时伴随有磷酸二酯键的断裂和重新形成
C．DNA复制时伴随有高能磷酸键的断裂和重新形成
D．DNA复制时伴随有双螺旋结构的破坏与重新形成
【巩固4】、 DNA的复制不可能发生在(　　)
A．细胞核 B．叶绿体 C．线粒体 D．核糖体
【巩固5】、保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是(　　)
A．解旋酶促使DNA的两条链分离
B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对
C．配对脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
D．模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构
B
B
D
二、DNA复制过程中的数量关系
复制
1次
复制
1次
复制
n次
2个
（2n－2）个
亲代DNA
子一代DNA
子二代DNA
子n代DNA
（1）、一个DNA分子连续进行n次复制，可形成 个子代DNA。
（2）、一个DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数 ，含母链 。
（3）、计算比值：n次复制后，形成的子代DNA分子中，含亲代DNA母链的DNA分子，占子代总数的 ；亲代DNA分子母链占子代DNA中脱氧核苷酸链总数的 。
2n
2
2条
2/2n
1/2n
复制
1次
复制
1次
复制
n次
2个
（2n－2）个
亲代DNA
子一代DNA
子二代DNA
子n代DNA
（4）、计算原料用量：
复制n次所需的某脱氧核苷酸数＝ ，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。
第n次复制所需的某脱氧核苷酸数＝ ，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。
a×（2n－1）
a×（2n－1）
【巩固6】、某双链DNA分子中共有含氮碱基1400个，其中一条单链上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5。问该分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是(　　)
A．200个 B．400个 C．600个 D．1200个
【巩固7】、某DNA分子中含有1000个碱基对(P元素只是32P)，若将该DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养基中让其复制两次，则子代DNA分子的相对分子质量平均比原分子 （ ）
A．减少1500 B．增加1500 C．减少1000 D．增加1000
【巩固8】、用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子；a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图，这三种DNA分子的比例正确的是 (　　)
C
A
D
三、DNA分子复制与染色体之间的关系
将被15N标记DNA分子的细胞（2n）放在含有14N的培养基中培养进行有丝分裂，分析细胞中的染色体和DNA。
第一次有丝分裂
DNA复制
产生子细胞
含15N染色体数 含15N染色单体数 含15NDNA数
第一次有丝分裂
中
后
2n 4n 4n
4n 0 4n
子
2n 0 2n
第二次有丝分裂
8
7
6
5
4
3
2
1
DNA复制
有丝分裂中期
含15N染色体数 含15N染色单体数 含15N的DNA数
第二次有丝分裂
中
后
子
2n 2n 2n
4n 0 2n
各种情况均有，无规律
将被15N标记DNA分子的细胞放在含有14N的培养基中培养进行减数分裂，分析细胞中的染色体和DNA。
DNA复制
联会
同源染色体
分离
MⅡ细胞
MⅡ细胞
MⅡ细胞
着丝粒分裂
生殖细胞
原始生殖细胞
结论：所有细胞中的染色体、染色单体、DNA均有15N.
＋
【巩固8】、蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ( )
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
【巩固9】、如果将含有1对同源染色体的精原细胞的2个DNA分子都用15N标记，并只供给精原细胞含14N的原料，该细胞进行1次有丝分裂后再减数分裂1次，产生的8个精细胞中(无交叉互换现象)，含15N、14N标记的DNA分子的精子所占的比例依次是( )
A．50%　100% B．25%　50%
C．25%　100% D．50%　50%
B
A