2017-5-3 DNA的复制

教学重点： DNA分子复制的条件、过程和特点 教学难点： 半保留复制实验 、DNA分子的复制过程
一、探究DNA的复制方式
关于DNA复制方式的三种猜想：P73页
（1）全保留复制 （2）分散复制 （3）半保留复制
子代DNA分子完全 没有母链成分
子代DNA分子的两 条链中都有母链成分
子代DNA分子各 保留一条母链
苏教版必修2
第四章 遗传的分子基础 第二节 DNA分子的结构和复制
射阳县陈洋中学 郭林
DNA的立体结构
细胞分裂时，DNA要经历什么过程， 才能将遗传信息从亲代传递给子代？
复制 你认为DNA的复制是什么意思？ 1个DNA分子形成2个相同的DNA分子
DNA分子的复制
1、概述DNA分子的复制过程 学习目标： 2、探讨DNA复制的生物学意义
体细胞
第一个分裂中期
第二个分裂中期
×
×
小结：无论是原核生物还是真核生物，DNA的复制方式
都是半保留复制
二、DNA复制的过程 【自学指导】阅读教材P72内容，并仔细看图，找出下列问 题的答案： 1、什么叫DNA分子的复制? 2、DNA分子复制的发生在什么时间？什么场所？ 3、DNA分子复制过程怎么进行? 4、DNA分子复制过程需要哪些条件? 5、DNA分子复制过程有何特点? 6、DNA准确复制的原因?
n代，第n代会产生几个DNA分子？几个含 拓展：如果繁殖 15 有 N链？离心结果如何？
共2n个 2个含15N链 2条带：中带、轻带 比例 2:（2n-2)
涉及计算
(1)子代DNA分子数： 2n 。 ①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是 2 个。 ②含14N的有 2n 个，只含14N的有 2n－2 个
分组活动1：
以小组为单位活动，讨论三种复制方式,在 讨论的基础上，将子一代、子二代的DNA分子图 片贴在相应的复制方式后面。（见活动表）
写出子代DNA分子的总数和含15N的DNA分子数 Baidu Nhomakorabea，分析离心结果。
三种假设：子一代的离心结果
实验结论：DNA的复制方式不是全保留复制， 可能是半保留复制或分散复制
D
)
例7 具有100个碱基对的1个DNA分子片段，内含40个胸腺嘧 啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 （ ） A．60个 B．80个 C．120个 D．180个
D
如图是DNA分子复制的图解， 请据图回答： (1)图中的[1]表示 解旋 过程， 需要 解旋 酶的作用。 (2)图中的[2]过程表示以母链为 模板进行的碱基的互补配对，参与 配对的物质是 脱氧核苷酸 。 (3)图中的[3]过程表示形成两个 新的 DNA 分子，参与此过程的酶 有 DNA聚合酶 等。 (4)DNA复制特点 半保留 复制， DNA复制的遗传学意义是为遗传信息 在 亲子代之间的 传递 准备了物质 基础。
DNA复制的过程
1.解旋：
在解旋酶的作用下，消 耗能量ATP，解旋打开DNA 的双链，破坏氢键，使之 成为两条单链，且以两条 单链为模板 。
2.配对合成子链
在DNA聚合酶的作用下， 以两条母链为模板， ATP 为能量，4种脱氧核苷酸为 原料，按照碱基互补配对 原则，合成与母链互补的 子链。
3.复旋成两个子代DNA
C
）
D
D
DNA准确复制的原因?
①DNA独特的双螺旋结构，为复制 提供了精确的模板。 ②通过碱基互补配对，保证了复 制准确的进行。
涉及计算
消耗的脱氧核苷酸数 ①若一亲代DNA分子含有某种 脱氧核苷酸m个，则经过n次 复制需要消耗游离的该脱氧 核苷酸为 m (2n－1) 个。
②若进行第n次复制，需消耗 2 n－1 个。 该脱氧核苷酸数为 m·
讨论： 三种方式复制出的子代DNA分子有什么区别？
子代DNA分子的两条链中含有母链的成分不同
思考：
1．DNA分子是肉眼看不见的，用什么方法能分辨出子代DNA分子 中哪条链含有母链成分？
放射性同位素标记法
2．可以用哪些元素的同位素来标记DNA？ 可用C H O N P中任一元素的同位素来标记 ，如15N 3．同位素之间有哪些差异？ 相对分子质量不同
例2、将1个DNA分子用15N标记，在普通培养基上让 其连续复制3次，在最后得到的DNA分子中，被15N 标记的脱氧核苷酸链占总链数的比例是（ C ） A. 1/32 B. 1/16 C. 1/8 D. 1/4
资料： 真核生物DNA的复制方式
1958年Herbert Taylar将蚕豆根尖细胞在含3H标记的 脱氧核苷酸的培养基中培养，让细胞进行有丝分裂，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培 养，通过放射自显影技术观察有丝分裂中期染色体的放射 性，探究真核生物的DNA复制方式。
三、DNA复制的意义
你认为亲子代性状相似的原因是什么？
DNA通过复制，使遗传信息从亲代细胞传给 了子代细胞，继而才可能传给子代个体，这样保 证了遗传信息传递的连续性，使得物种保持相对 稳定。
大显身手
例6 DNA一般能准确复制，其原因是( ①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板 ②DNA复制发生于细胞周期的间期 ③碱基互补配对是严格的 ④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同 A．②④ B．②③ C．①④ D．①③
思考：
P71
1、离体的DNA分子是不能自主复制的，梅西尔森 利用什么方法使DNA复制的？有什么优点？ 利用细菌的增殖使DNA复制，优点是繁殖速度快 2、梅西尔森想出什么方法使得细菌的DNA带上标记？ 分别使用含14N和15N的培养基来培养细菌
事实：细菌大约每20min分裂一次，产生子代
对照
子一代
子二代
在DNA复旋酶的作用下 ， 每条子链和相应的母链盘绕 形成新DNA分子，复制出的2 个子代DNA分子，通过细胞分 裂，被平均分配到子代细胞 中。
大显身手
例3 DNA分子的双链解旋时，氢键从哪一碱基对处分开（ A．鸟嘌呤与胸腺嘧啶 B．鸟嘌呤与尿嘧啶 C．鸟嘌呤与胞嘧啶 D．腺嘌呤与尿嘧啶 例4 下列不是DNA复制条件的是（ ） A．解旋酶、 DNA聚合酶 B．脱氧核苷酸 C．DNA模板和能量 D．DNA酶 例5 下列关于DNA复制过程的正确顺序是 （ ） ①互补碱基对之间氢键断裂//②互补碱基对之间形成氢键// ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋//④以解旋后的母链为模板 进行碱基互补配对//⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构。 A.①③④②⑤ B.①④②⑤③ C.①③⑤④② D.③①④②⑤
子二代的离心结果：
实验结论：DNA的复制方式不是分散复制 ，
而是半保留复制
分组活动2：
1．按照半保留方式，实验继续进行，再繁殖一代，将子三代 的DNA分子图片贴在相应的复制方式后面。（见活动表） 子三代DNA分子的总数和含15N的DNA数目，分析离心结果。
总数8个、含15N 的2个
2条带：中带、轻带，比例 2:6
（如用于确定原核生物DNA的复制方式） （如用于确定真核生物DNA的复制方式）
有无放射性
探究：
1、根据相对质量不同，怎样从宏观上将 14N和15N分别标记的两种DNA区分开来？
密度梯度离心
原理：将含不同质量的DNA分子的混
合液放入CsCl溶液中进行离心，离心 结束后，从管口到管底，溶液的密度 分布由低到高，形成密度梯度。不同 的DNA分子就停留在与其密度相当的位 置，在紫外光下可看见其形成的条带。
【课堂小结】
DNA复制 时间 场所 模板 条件
体细胞：有丝分裂间期 生殖细胞：减Ⅰ间期 细胞核（主），线粒体、叶绿体（次） 亲代DNA分子的两条母链 4种脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶等
原料 能量 酶
特点 原则
过程看：边解旋边复制
结果看：半保留复制
碱基互补配对原则 1个DNA分子形成了2个完全相同的DNA分子 确保了遗传信息传递的连续性
探究：
1、根据相对质量不同，怎样从宏观上将 14N和15N分别标记的两种DNA区分开来？
密度梯度离心
2、如果DNA的一条链含15N，另一条链含 14N，离心后，应处于何种位置？ 中带 3、每条链上既有15N又有14N，离心后，应 处于何种位置？ 位于轻带和重带之间，具体位置看15N和14N的比例
积极思维：1957年 梅西尔森实验
n＋1 2 (2)子代DNA分子的总链数：
条。
条。
①无论复制多少次，含15N的链始终是 2 ②含14N的链数是 2 n＋1－2 条。
大显身手
例1、将用32P标记的一个双链DNA分子放入31P的培 养基中，连续复制三代，其后代含有32P和31P的DNA 分子的比例是 （ C ）
A．1:7 B. 1:8 C. 1:4 D. 0:8
结果 意义