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1、第三章 基因的本质,DNA分子的复制,最早提出的DNA复制模型有三种:,一、对DNA复制的推测,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；,2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；,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,沃森和克里克推测是半保留复制模型,2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？,把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它 在新DNA中出现的情况。,1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？,只能用实验来证明。,自学思考以下问题 1、大肠杆菌首先放在什么培养基中培养的？ 2、然后转移到什么培养基中培养的？ 3、如果是
2、半保留复制的，离心后应该出现几条带？ 4、三条带离心后在试管中的分布如何？ 5、实验结论是什么？,二、DNA半保留复制的实验证据,要分析DNA的复制究竟是半保留复制的还是全保留的，就需要区分亲代与子代的DNA。,1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素示踪技术,以含有15N标记的NH4Cl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的培养液中。然后，在不同时刻收集大肠杆菌并提取，再将提取的进行离心，记录离心后试管中的位置。,实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的,DNA半保留复制的实验证据,因DNA复制采用半保留的方式，所以一个DNA分子经几代复制后的所有DNA
3、中，只有两个DNA分子含有原DNA链。但所有DNA与原DNA所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）完全相同。（变异除外）,根据上面实验过程,完成下列表格,n,3,2,1,0,14N分子,杂种分子,15N分子,不同DNA分子占全部DNA分子之比,DNA分子在离心管中位置,分子总数,世代,全在下部,1,2,4,8,2n,全在中部,中+ 上,中+ 上,2/2n中+(1- 2/2n)上,1,1,2/2n,（1-2/2n）,三、DNA复制的过程,1.DNA分子复制的概念? 2.DNA分子复制过程怎么进行? 3.DNA分子复制过程需要哪些条件? 4.DNA分子复制过程有何特点? 5.DNA分子复制有何生物学意义
4、?,DNA分子的功能,储存遗传信息,传递遗传信息,DNA分子的复制,概念:以亲代DNA为模板 合成子代DNA的过程,时间:细胞分裂（有丝分 裂、减）间期,A,A,G,G,T,G,两个子DNA,D N A 的 复 制,DNA双螺旋结构,过程,解旋:,解旋酶,氢键断裂,两条单链,合成:,以解旋后的两条母链为模板，按照碱基互补配对的原则，合成新的子链,条件,模板：亲代DNA解旋后的两条母链,原料：游离的四种脱氧核苷酸,酶：解旋酶、聚合酶,能量：ATP,盘旋:,母链与相应的子链盘旋成两个DNA分子,特点,边解旋边复制（保证复制的准确无误）,半保留式复制（子代DNA =母链 + 子链）,复制精确的原因,
5、规则的双螺旋结构为复制提供了 精确的模板,碱基互补配对的能力保证了复制 准确无误的进行,意义,遗传：传递遗传信息，使亲子代之间保持 了遗传信息的连续性,变异：复制的差错产生基因突变,复制结果（复制n次）,n代中有2n个子DNA,含母链的DNA所占比例：12n -1,母链与子链的比例：12n - 1,复制到第n代：,DNA分子（ ）个,2n,2,2n,0,2n-2,DNA是主要的遗传物质、DNA的结构和复制,第n代DNA分子有 脱氧核苷酸链（ ）条,2,2n+1,2n+1 -2,2:(2n+1 2),DNA是主要的遗传物质、DNA的结构和复制,亲代(第一代),第二代,第三代,第四代,规律：亲代D
6、NA分子经 n 次复制后，所合成的DNA分子数为 ，含亲代母链的DNA分子数为 ，不含亲代母链的DNA分子数依次为 。,2n-2,2n,2,子代DNA中亲代母链与子链数之比为 ；含亲代母链的DNA 分子数与子代DNA 分子数之比为 。,2/（2n22）,2/ 2n,亲代(第一代),第二代,第三代,第四代,返回,设亲代DNA中含A为m个，则复制n次所需游离的T的总量为 个。,（2n-1）m,m,m,m,m,m,m,m,m,m,m,m,m,m,m,m,复制1次需T总量=1m个,复制2次需T总量=3m个,复制3次需T总量=7m个,复制4次需T总量=15m个,复制5次需T总量=31m个,复制n次需T总
7、量,=（22-1）m个,=（21-1）m个,=（23-1）m个,=（24-1）m个,=（25-1）m个,=（2n-1）m个,课堂练习,1、1个DNA分子经过4次复制，形成16个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（ ） A. 2个 B. 8个 C. 16个 D. 32个 2、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（ ） A、分裂前期 B. 分裂中期 C. 分裂后期 D. 分裂间期,3、下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（ ） A. DNA复制过程中需要酶的催化 B. DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供 C. DNA 分子是边解旋复制的 D. DNA 复制过程中两条母链
8、均可作模板 4、以DNA的一条链“ATC”为模板，经复制后的子链是（ ） A. “TAG” B. “UAG” C. “TAC” D. “TUG”,5、由15N标记细菌的DNA，然后又将14N来供给这种细菌，于是该细菌便用14N来合成DNA，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们DNA中的含14N的链与15N的链的比例是（ ） A、4：1 B、2：1 C、1：1 D、3：1,A,6、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（对照）；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（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两
9、代（I和II），用离心的方法分离得到的结果如下表所示，请分析：,（1）由实验结果可以推出第一代（I）细菌DNA分子中一条链是 ，另一条链是 。 （2）中链含有氮元素是 。 （3）将第一代（I）转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到的细菌的DNA用同样方法分离。那么得到的轻中重链情况是 （4）上述实验表明DNA分子复制的特点是,15N母链,14N新链,15N和14N,1/2中链，1/2重链,半保留复制,7下列关于DNA复制过程的正确顺序是 （ ） 互补碱基对之间氢键断裂 互补碱基对之间形成氢键 DNA分子在解旋酶的作用下解旋 以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋状结构
10、 A. B. C. D.,D,8DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（ ） AG与C BA与C CG与A DG与T,A,9DNA复制的基本条件是（ ） A模板，原料，能量和酶 B模板，温度，能量和酶 C模板，原料，温度和酶 D模板，原料，温度和能量,A,10DNA分子复制能准确无误地进行原因是（ ） A碱基之间由氢键相连 BDNA分子独特的双螺旋结构 CDNA的半保留复制 DDNA的边解旋边复制特点,B,11、DNA的复制是在细胞的 分裂和 第一次分裂前的 期进行的。复制是指以 为模板来合成 的过程。复制特点是 复制过程必需以 为模板、 为原料、 提供能量、 的催化
11、等条件， 为DNA的复制提供精确的模板、并有 能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个 ，新形成的DNA分子都是既含一条 链、又含一条 链，因此，称DNA的复制为“ ”。,有丝,减数,间,亲代DNA分子,子代DNA分子,边解旋边复制,亲代DNA分子一条链,脱氧核苷酸,ATP,酶,DNA分子双螺旋结构,碱基互补配对,结构完全相同的子代DNA分子,母,子,半保留复制,根据半保留复制和碱基互补配对原则,与复制有关的碱基计算,一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？,DNA分子数=,2n,脱氧核苷酸链数=,2n+1,母链数=,
12、子链数=,2,2n+1 2,解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,解：,答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1 2条,一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G（C、A、T）多少个？,因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，,DNA复制n代后子链数=2n+1 2,DNA连续复制n代后需要 鸟嘌呤=（2n+1 2 ）/2 m （1/2 a%） = m （2n 1）（1/2 a%）,解析：先求出亲代DNA中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数等于亲代DNA胞嘧啶（C）数，再求出DNA复制n代后子链数；最后求出DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数。,解：,所以G=C=m（1/2 a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代DNA胞嘧啶数= m （1/2 a%）,答：,DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数是m （2n 1）（1/2 a%）。,