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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第3节,DNA 的复制,核酸的分子结构论文节选,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。”,讨论,1碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？,2这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？,暗示,DNA,的复制可能要先解开,DNA,双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。,科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。,1,2,对DNA复制的推测,DNA半保留复制的实验证据,DNA复制的过程,3,沃森和克里克紧接着提出了遗传物质自我复制的假说：,DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称作,半保留复制,。,脱氧,核糖,P,A,脱氧,核糖,P,C,脱氧,核糖,P,G,脱氧,核糖,P,T,脱氧,核糖,P,T,C,脱氧,核糖,P,G,脱氧,核糖,P,A,脱氧,核糖,P,脱氧,核糖,P,T,脱氧,核糖,P,T,C,脱氧,核糖,P,G,脱氧,核糖,P,A,脱氧,核糖,P,5,3,脱氧,核糖,P,T,5,脱氧,核糖,P,A,脱氧,核糖,P,C,脱氧,核糖,P,G,脱氧,核糖,P,T,3,A,脱氧,核糖,P,G,脱氧,核糖,P,脱氧,核糖,P,C,脱氧,核糖,P,G,脱氧,核糖,P,A,C,脱氧,核糖,P,提出,假说,假说一：,全保留,复制,假说二：,半保留,复制,（沃森和克里克）,如何验证这个假说呢？关键思路是？,如何验证这个假说呢？关键思路是？,区分亲代和子代的,DNA,标记亲代,DNA,的两条链，然后观察它们在子代,DNA,中如何分布？,1958 年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔的实验。,实验材料：,方法技术：,大肠杆菌,同位素标记技术,如何把不一样的,DNA,区分开呢？,【,背景知识,】,15,N和,14,N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含,15,N的DNA比含,14,N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。,密度梯度离心法,【,背景知识,】,15,N和,14,N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含,15,N的DNA比含,14,N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。,1,、科学家为什么用大肠杆菌作为实验材料？,2,、如何让亲代,DNA,获得,15,N,标记？,3,、如何让子代,DNA,获得,1,4,N标记？,大肠杆菌大约,20Min,繁殖一代。,将大肠杆菌放入含有,15,NH,4,Cl的培养液中培养若干代。,将上述亲代大肠杆菌转入含,14,NH,4,Cl的培养液中。,科学家先用含有,15,NH,4,Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的DNA几乎都是,15,N标记的。然后，将大肠杆菌转移到含有,14,NH,4,Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。,【实验过程】,演绎推理,15,N/,15,N,-DNA,15,N/,14,N-DNA,14,N/,14,N-DNA,15,N/,14,N-DNA,重带,中带,轻带,中带,实验过程,实验结果,大肠杆菌在含,15,NH,4,Cl的培养液中生长若干代,提取DNA，离心,密度低,高,转移到含,14,NH,4,Cl的培养液中,第一代,提取DNA，离心,第二代,细胞再分裂一次,细胞分裂一次,提取DNA，离心,大肠杆菌在含,15,NH,4,Cl的培养液中生长若干代,提取DNA，离心,密度低,高,转移到含,14,NH,4,Cl的培养液中,第一代,提取DNA，离心,第二代,细胞再分裂一次,细胞分裂一次,提取DNA，离心,15,N/,15,N,-DNA,15,N/,14,N,-DNA,15,N/,14,N,DNA,15,N/,14,N,DNA,14,N/,14,N,DNA,14,N/,14,N,DNA,如果DNA复制是,半保留复制,第一代会出现的结果是,第二代会出现的结果是,与实验结果符合,14,N,14,N,14,N,大肠杆菌在含,15,NH,4,Cl的培养液中生长若干代,提取DNA，离心,密度低,高,转移到含,14,NH,4,Cl的培养液中,第一代,提取DNA，离心,第二代,细胞再分裂一次,细胞分裂一次,提取DNA，离心,15,N/,15,N,-DNA,14,N,14,N,14,N,15,N/,15,N,DNA,14,N/,14,N,DNA,14,N/,14,N,DNA,14,N/,14,N,DNA,如果DNA复制是,全保留复制,第一代会出现的结果是,第二代会出现的结果是,与实验结果不相符,15,N/,15,N,DNA,14,N/,14,N,DNA,大肠杆菌在含,15,NH,4,Cl的培养液中生长若干代,提取DNA，离心,密度低,高,第一代,提取DNA，离心,第二代,提取DNA，离心,与半保留复制的预期相符合。,实验结果：,实验结论：,DNA,分子复制的方式是半保留复制。,提出问题：,做出假说：,演绎推理：,验证验证：,得出结论：,DNA,是如何复制的？,推测可能的复制方式,半保留复制,全保留复制,预测两种复制模式下得到的子代,DNA,的可能情况及可能的实验结果。,实验结果与半保留复制的预期相符。,DNA,分子复制的方式是半保留复制。,DNA,复制方式的探究历程,（,1,）概念：,DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。,（,2,）场所：,（,3,）时间：,（,4,）条件：,主要是在细胞核,(,次要在线粒体、叶绿体,),细胞分裂,（,有丝分裂或减数分裂,）,前的间期,模板,原料,酶,能量,亲代,DNA,分子中的两条母链,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸,解旋酶、,DNA,聚合酶等,ATP,等,DNA,复制的过程：,（,5,）,DNA,复制的过程：,解旋,解旋酶,DNA聚合酶,以母链为模板进,行碱基互补配对,3,5,3,3,5,5,亲代,DNA,两条,DNA,母链,解旋酶,平面,DNA,DNA,聚合酶,盘绕,子代,DNA,氢键,磷酸二酯键,解旋,复制,（,6,）特点：,边解旋边双向复制,半保留复制,（,7,）结果：,（,8,）意义：,1,个,DNA,分子,2,n,个,DNA,分子,将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。,（,9,）精确复制的原因：,双螺旋结构为其提供,；,原则及,复制使复制准确进行。,精确模板,碱基互补配对,半保留,（,1,）同位素标记型（绘图法）,与,DNA,分子复制有关的计算,（,2,）复制,n,次与第,n,次复制,（设,DNA,分子中某碱基数为,m,）,复制,n,次共需要,某碱基的数目,=,m,（,2,n,-1,）,第,n,次复制需要,某种碱基的数目,=,m,（,2,n,-2,n-1,）,=,m,2,n-1,2.3,与,DNA,分子复制有关的计算,(3),与染色体相关的计算,（绘图法）,1,条染色体上的,1,个,DNA,1,条染色体上的,2,个,DNA,1,条染色单体上的,1,个,DNA,2.3,与,DNA,分子复制有关的计算,(4),与细胞分裂相关的计算,（绘图法）,有丝分裂,第,一,次,有,丝,分,裂,用,15,N,标记,1,对,同源染色体上的,2,个,DNA,分子,每条,同源染色体上的,每条,染色体单体,均带有标记,分裂形成,2,个子细胞，,每个,子细胞中的,每条,染色体,均带有标记,2.3,与,DNA,分子复制有关的计算,有丝分裂,第,二次,有,丝,分,裂,分裂形成,4,个子细胞，子细胞类型有,4,种组合方式,有,的子细胞,带有标记,有,的子细胞,带有标记,子细胞,带有标记,1/2,3/4,全部,减数分裂,15,N,标记,1,对同源染色体上的两个,DNA,分子,同源染色体分离,姐妹染色单体分离,分裂形成,4,个子细胞，,全部,子细胞中的,每条,染色体,均带有标记,。,一、概念检测,1DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。,（1）DNA 复制与染色体复制是分别独立进行的。（,）,（2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。,（,）,2DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（,）,A复制均在细胞核内进行,B碱基互补配对原则保证了复制的准确性,C1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子,D游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链,B,3 将DNA双链都被,15,N标记的大肠杆菌放在含有,14,N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（,）,A所有的大肠杆菌都含有,15,N,B含有,15,N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2,C含有,15,N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4,D含有,15,N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8,C,二、拓展应用,1虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？,可能有6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响,2已知果蝇的基因组大小为1.8 108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50 100 bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。,果蝇DNA的电镜照片,说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。,Thank you,
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