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1、第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第二節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制,蘇教版必修2,射陽縣陳洋中學(xué) 郭林,DNA的立體結(jié)構(gòu),細(xì)胞分裂時(shí)，DNA要經(jīng)歷什么過程，才能將遺傳信息從親代傳遞給子代？,復(fù)制,你認(rèn)為DNA的復(fù)制是什么意思？,1個(gè)DNA分子形成2個(gè)相同的DNA分子,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,1、概述DNA分子的復(fù)制過程 2、探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義,教學(xué)重點(diǎn)：,教學(xué)難點(diǎn)：,DNA分子復(fù)制的條件、過程和特點(diǎn),半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn) 、DNA分子的復(fù)制過程,DNA分子的復(fù)制,（1）全保留復(fù)制,（3）半保留復(fù)制,（2）分散復(fù)制,一、探究DNA的復(fù)制方式,關(guān)于DNA復(fù)制方式的三種猜想：P73頁,子代DNA分子完全沒有母鏈成分,子代

2、DNA分子的兩條鏈中都有母鏈成分,子代DNA分子各保留一條母鏈,討論：,三種方式復(fù)制出的子代DNA分子有什么區(qū)別？,子代DNA分子的兩條鏈中含有母鏈的成分不同,思考：,1DNA分子是肉眼看不見的，用什么方法能分辨出子代DNA分子中哪條鏈含有母鏈成分？,放射性同位素標(biāo)記法,相對(duì)分子質(zhì)量不同 有無放射性,2可以用哪些元素的同位素來標(biāo)記DNA？,3同位素之間有哪些差異？,（如用于確定原核生物DNA的復(fù)制方式）,（如用于確定真核生物DNA的復(fù)制方式）,可用C H O N P中任一元素的同位素來標(biāo)記 ，如15N,1、根據(jù)相對(duì)質(zhì)量不同，怎樣從宏觀上將14N和15N分別標(biāo)記的兩種DNA區(qū)分開來？,探究：,密

3、度梯度離心,原理：將含不同質(zhì)量的DNA分子的混合液放入CsCl溶液中進(jìn)行離心，離心結(jié)束后，從管口到管底，溶液的密度分布由低到高，形成密度梯度。不同的DNA分子就停留在與其密度相當(dāng)?shù)奈恢?，在紫外光下可看見其形成的條帶。,1、根據(jù)相對(duì)質(zhì)量不同，怎樣從宏觀上將14N和15N分別標(biāo)記的兩種DNA區(qū)分開來？,探究：,密度梯度離心,2、如果DNA的一條鏈含15N，另一條鏈含14N，離心后，應(yīng)處于何種位置？,3、每條鏈上既有15N又有14N，離心后，應(yīng)處于何種位置？,位于輕帶和重帶之間，具體位置看15N和14N的比例,中帶,積極思維：1957年 梅西爾森實(shí)驗(yàn) P71,1、離體的DNA分子是不能自主復(fù)制的，梅

4、西爾森利用什么方法使DNA復(fù)制的？有什么優(yōu)點(diǎn)？,2、梅西爾森想出什么方法使得細(xì)菌的DNA帶上標(biāo)記？,利用細(xì)菌的增殖使DNA復(fù)制，優(yōu)點(diǎn)是繁殖速度快,分別使用含14N和15N的培養(yǎng)基來培養(yǎng)細(xì)菌,思考：,事實(shí)：細(xì)菌大約每20min分裂一次，產(chǎn)生子代,子一代,子二代,對(duì)照,分組活動(dòng)1：,以小組為單位活動(dòng)，討論三種復(fù)制方式,在討論的基礎(chǔ)上，將子一代、子二代的DNA分子圖片貼在相應(yīng)的復(fù)制方式后面。（見活動(dòng)表） 寫出子代DNA分子的總數(shù)和含15N的DNA分子數(shù)目，分析離心結(jié)果。,三種假設(shè)：子一代的離心結(jié)果,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式不是全保留復(fù)制， 可能是半保留復(fù)制或分散復(fù)制,子二代的離心結(jié)果：,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

5、DNA的復(fù)制方式不是分散復(fù)制 ， 而是半保留復(fù)制,1按照半保留方式，實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行，再繁殖一代，將子三代的DNA分子圖片貼在相應(yīng)的復(fù)制方式后面。（見活動(dòng)表） 子三代DNA分子的總數(shù)和含15N的DNA數(shù)目，分析離心結(jié)果。,總數(shù)8個(gè)、含15N 的2個(gè),共2n個(gè),分組活動(dòng)2：,拓展：,如果繁殖n代，第n代會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)DNA分子？幾個(gè)含有15N鏈？離心結(jié)果如何？,2條帶：中帶、輕帶，比例 2:6,2個(gè)含15N鏈,2條帶：中帶、輕帶,比例 2:（2n-2),(1)子代DNA分子數(shù)： 。 無論復(fù)制多少次，含15N的DNA分子始終是 個(gè)。 含14N的有 個(gè)，只含14N的有 個(gè) (2)子代DNA分子的總鏈數(shù)： 條

6、。 無論復(fù)制多少次，含15N的鏈?zhǔn)冀K是 條。 含14N的鏈數(shù)是 條。,2n,2,2n,2n2,2 n1,2,2 n12,涉及計(jì)算,例1、將用32P標(biāo)記的一個(gè)雙鏈DNA分子放入31P的培 養(yǎng)基中，連續(xù)復(fù)制三代，其后代含有32P和31P的DNA分子的比例是 （ ） A1:7 B. 1:8 C. 1:4 D. 0:8,例2、將1個(gè)DNA分子用15N標(biāo)記，在普通培養(yǎng)基上讓其連續(xù)復(fù)制3次，在最后得到的DNA分子中，被15N標(biāo)記的脫氧核苷酸鏈占總鏈數(shù)的比例是（ ） A. 1/32 B. 1/16 C. 1/8 D. 1/4,大顯身手,C,C,資料： 真核生物DNA的復(fù)制方式 1958年Herbert Ta

7、ylar將蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，讓細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，通過放射自顯影技術(shù)觀察有絲分裂中期染色體的放射性，探究真核生物的DNA復(fù)制方式。,體細(xì)胞,第一個(gè)分裂中期,第二個(gè)分裂中期,小結(jié)：無論是原核生物還是真核生物，DNA的復(fù)制方式都是半保留復(fù)制,二、DNA復(fù)制的過程,【自學(xué)指導(dǎo)】閱讀教材P72內(nèi)容，并仔細(xì)看圖，找出下列問題的答案： 1、什么叫DNA分子的復(fù)制? 2、DNA分子復(fù)制的發(fā)生在什么時(shí)間？什么場(chǎng)所？ 3、DNA分子復(fù)制過程怎么進(jìn)行? 4、DNA分子復(fù)制過程需要哪些條件? 5、DNA分子復(fù)制過程有何特點(diǎn)?

8、6、DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因?,在解旋酶的作用下，消耗能量ATP，解旋打開DNA的雙鏈，破壞氫鍵，使之成為兩條單鏈，且以兩條單鏈為模板 。,DNA復(fù)制的過程,1.解旋：,在DNA聚合酶的作用下，以兩條母鏈為模板， ATP為能量，4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。,2.配對(duì)合成子鏈,在DNA復(fù)旋酶的作用下 ，每條子鏈和相應(yīng)的母鏈盤繞形成新DNA分子，復(fù)制出的2個(gè)子代DNA分子，通過細(xì)胞分裂，被平均分配到子代細(xì)胞中。,3.復(fù)旋成兩個(gè)子代DNA,例3 DNA分子的雙鏈解旋時(shí)，氫鍵從哪一堿基對(duì)處分開（ ） A鳥嘌呤與胸腺嘧啶 B鳥嘌呤與尿嘧啶 C鳥嘌呤與胞嘧啶 D腺嘌呤與尿

9、嘧啶 例4 下列不是DNA復(fù)制條件的是（ ） A解旋酶、 DNA聚合酶 B脫氧核苷酸 CDNA模板和能量 DDNA酶 例5 下列關(guān)于DNA復(fù)制過程的正確順序是 （ ） 互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵斷裂/互補(bǔ)堿基對(duì)之間形成氫鍵/DNA分子在解旋酶的作用下解旋/以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)/子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)。 A. B. C. D.,大顯身手,C,D,D,DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因?,？,DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板。 通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù) 制準(zhǔn)確的進(jìn)行。,涉及計(jì)算,消耗的脫氧核苷酸數(shù) 若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸為

10、 個(gè)。 若進(jìn)行第n次復(fù)制，需消耗該脫氧核苷酸數(shù)為 個(gè)。,m (2n1),m2 n1,你認(rèn)為親子代性狀相似的原因是什么？,DNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代細(xì)胞傳給了子代細(xì)胞，繼而才可能傳給子代個(gè)體，這樣保證了遺傳信息傳遞的連續(xù)性，使得物種保持相對(duì)穩(wěn)定。,？,三、DNA復(fù)制的意義,例6 DNA一般能準(zhǔn)確復(fù)制，其原因是( ) DNA規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供模板 DNA復(fù)制發(fā)生于細(xì)胞周期的間期 堿基互補(bǔ)配對(duì)是嚴(yán)格的 產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA均和親代DNA相同 A B C D 例7 具有100個(gè)堿基對(duì)的1個(gè)DNA分子片段，內(nèi)含40個(gè)胸腺嘧啶，如果連續(xù)復(fù)制兩次，則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 （ ） A60個(gè)

11、B80個(gè) C120個(gè) D180個(gè),大顯身手,D,D,如圖是DNA分子復(fù)制的圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答：,(1)圖中的1表示 過程，需要 酶的作用。 (2)圖中的2過程表示以母鏈為模板進(jìn)行的堿基的互補(bǔ)配對(duì)，參與配對(duì)的物質(zhì)是 。 (3)圖中的3過程表示形成兩個(gè)新的 分子，參與此過程的酶有 等。 (4)DNA復(fù)制特點(diǎn) 復(fù)制，DNA復(fù)制的遺傳學(xué)意義是為 在親子代之間的 準(zhǔn)備了物質(zhì)基礎(chǔ)。,解旋,解旋,脫氧核苷酸,DNA,DNA聚合酶,半保留,遺傳信息,傳遞,體細(xì)胞：有絲分裂間期 生殖細(xì)胞：減間期,細(xì)胞核（主），線粒體、葉綠體（次）,親代DNA分子的兩條母鏈,4種脫氧核苷酸,ATP,解旋酶、DNA聚合酶等,過程看：邊解旋邊復(fù)制,結(jié)果看：半保留復(fù)制,堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,1個(gè)DNA分子形成了2個(gè)完全相同的DNA分子,【課堂小結(jié)】,確保了遺傳信息傳遞的連續(xù)性,謝謝！,