3.3 DNA的复制(共25张PPT)

(共25张PPT)
第3节 DNA的复制
第三章 基因的本质
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。”
思考
碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
目录
一、DNA半保留复制的实验证据
二、DNA复制的过程
三、DNA复制相关计算
一、DNA半保留复制的实验证据
最早提出的DNA复制模型有三种:
1.全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；
复制一次
2.半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
复制一次
3.分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的
复制一次
关于DNA半保留复 制的假说
复制一次
沃森和克里克在提出DNA分子双螺旋结构后又提出DNA分子复制方式是半保留复制的假说
如何来证明这个观点是正确的呢？
只能用实验来证明
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验，证明DNA是通过半保留方式复制的。他们是如何设计实验的呢？请同学们自主学习教材P54，思考、讨论下列问题：
1.大肠杆菌首先是在什么培养液中培养的？然后又 马 转移到什么培养液中培养？
先在含有15NH4Cl的培养液中培养，又转移到有含14NH4Cl的普通培养液中培养
2.细胞分裂一次，提取DNA，离心。如果是半保留复制，离心后试管中应该出现几条带？各带在试管中的分布如何？如果是全保留复制或弥散复制，情况又将如何呢？
如果是半保留复制，离心后试管中只有一条带，位置居中；如果是全保留复制，离心后试管中出现两条带，一条带靠近试管底部，另一条带位置靠上；如果是弥散复制，离心后试管中只有一条带，位置居中
3.细胞再分裂一次，提取DNA，离心。如果是半保留复制，离心后试管中应该出现几条带？各带在试管中的分布如何？如果是全保留复制或弥散复制，情况又将如何呢？
如果是半保留复制，离心后试管中有两条带，一条位置居中，一条位置靠上；如果是全保留复制，离心后试管中有两条带，一条位置靠近试管底部，一条位置靠上；如果是弥散复制，可能出现4条带，位置靠上
4.实验结论是什么？
DNA是通过半保留的方式复制的
归纳总结
1.实验方法
同位素标记法、密度梯度离心法
2.实验过程
以含15NH4Cl的培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到含14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，制 将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。
15N
14N
——密度大
——密度小
3、实验结果
大肠杆菌 在试管中的位置 DNA
亲代 下层 15N/15N-DNA
第1代 中层 15N/14N-DNA
第2代 中层、上层 中层15N/14N-DNA
上层14N/14N-DNA
第3代 中层、上层 中层15N/14N-DNA
上层14N/14N-DNA
3、实验结论
DNA复制为半保留复制
5. 假说—演绎过程分析
（1）提出假说：DNA复制是半保留复制
（2）演绎推理：子代DNA可能的情况及如何设计实验
亲 代
子一代
子二代
15N
15N
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
（3）验证假说：通过实验进行验证
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
转移到含14NH4Cl的培养液中
15N/15N
DNA
亲 代
子一代
子二代
15N/14N
DNA
14N/14N
DNA
15N/14N
DNA
结论：
复制方式是半保留复制
二、DNA复制的过程
1.概念：
2.时间：
是指以亲代DNA为模板
合成子代DNA的过程。
细胞有丝分裂的间期和
减数第一次分裂的间期
3.场所：
真核生物：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
原核生物：拟核
病毒：活的宿主细胞
解旋酶，DNA聚合酶等。
酶：
模板：
4.条件：
（亲代DNA分子的）两条母链。
细胞中游离的4种脱氧核苷酸。
ATP。
能量：
原料：
解旋酶的作用位点：氢键
DNA聚合酶的作用位点：游离的脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键
解旋酶催化
解旋
模板
合成子链
以母链为模板进行碱基配对(在DNA聚合酶的催化下,利用游离的脱氧核苷酸进行)
母链（旧链）
子链（新链）
子代DNA:
同时进行
组成
形成新的DNA分子
作用：把单个脱氧核苷酸连接成链(形成磷酸二酯键)
复制过程
5.过程：
6.特点
(1)边解旋边复制（子链的延伸方向为5’→3’-端）
(2)半保留复制(即在子代双链DNA分子中，有一条链是亲代原有的链，另一条链则是新合成的)。
7.准确复制的原因
(1)DNA 独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；
(2)碱基互补配对，使复制准确无误。
8.结果
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。
9.意义
DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
三、DNA复制的相关计算
DNA的复制方式为半保留复制。若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养液中培养(复制)n代，其结果分析如右图所示。
从图中可以得到如下规律：
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为2n个。
②含15N的DNA分子数为2个。
③含14N的DNA分子数为2n个。
④只含15N的DNA分子数为0个。
⑤只含15N的DNA分子数为(2n-2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核酸链数=2n+1条。
②亲代(含15N)脱氧核酸链数=2条。
③新合成(含14N)的脱氧核酸链数=2n+1-2条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核昔酸数为m·(2n-1)个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核酸m个，在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核昔酸m·2n-1个。
课后总结
一、DNA半保留复制的实验证据
二、DNA复制的过程
时间
场所
条件
原则
过程
特点
结果
意义
三、DNA复制相关计算
本节背诵内容
1、DNA复制的方式
2、DNA复制的时间
3、DNA复制的场所
4、DNA复制的条件
5、DNA复制的原则
6、DNA复制的过程
7、DNA复制的特点
8、DNA复制的结果
9、DNA复制的意义
10、子链的延伸方向
11、DNA能够准确复制的原因
12、解旋酶的作用位点
13、DNA聚合酶的作用位点