第三章第1節(jié)遺傳信息的復(fù)制

1、這是哪兩個人的照片？相似嗎？其原因呢？情景導(dǎo)引情景導(dǎo)引2011年五一勞動節(jié)到來前夕，作者有幸來到荷澤年五一勞動節(jié)到來前夕，作者有幸來到荷澤牡丹園賞花。放眼望去，滿園牡丹牡丹園賞花。放眼望去，滿園牡丹五顏五顏六色六色，千姿百態(tài)，絢麗多采，令人，千姿百態(tài)，絢麗多采，令人心心曠曠神怡。尤其是狀元紅和玉神怡。尤其是狀元紅和玉),面面桃花桃花兩兩個品種更是讓人流連忘返。它們個品種更是讓人流連忘返。它們花花朵朵碩大，雍容華貴，不愧為國色天香。據(jù)該園技術(shù)碩大，雍容華貴，不愧為國色天香。據(jù)該園技術(shù)人員介紹，這兩大名品，是純正的洛陽牡丹。因為人員介紹，這兩大名品，是純正的洛陽牡丹。因為幾百年來，人們一直在用扦插

2、和壓條的方法對它們幾百年來，人們一直在用扦插和壓條的方法對它們實施人工繁殖。實施人工繁殖。思考：思考：扦插法和壓條法能夠保證牡丹品種純正的根扦插法和壓條法能夠保證牡丹品種純正的根本原因是什么？本原因是什么？提示：母體的DNA分子復(fù)制出與己完全相同的“副本”傳遞給后代。vDNA分子的功能：分子的功能： 貯存遺傳信息（通過堿基對的排列順序）貯存遺傳信息（通過堿基對的排列順序） 傳遞遺傳信息（通過傳遞遺傳信息（通過DNA分子的復(fù)制完成）分子的復(fù)制完成） 表達遺傳信息表達遺傳信息DNA分子復(fù)制的概念：以親代分子復(fù)制的概念：以親代DNA分子為模分子為模板合成子代板合成子代DNA分子的過程。分子的過程。

3、特點：半保留復(fù)制特點：半保留復(fù)制 最早提出的最早提出的DNADNA復(fù)制模型的三種猜測或假設(shè)復(fù)制模型的三種猜測或假設(shè)一、一、DNADNA分子半保留復(fù)制的證據(jù)分子半保留復(fù)制的證據(jù)1 1、全保留復(fù)制：、全保留復(fù)制：新復(fù)制出新復(fù)制出 的分子直接形成，完全的分子直接形成，完全 沒有舊的部分；沒有舊的部分；2 2、半保留復(fù)制：、半保留復(fù)制：形成的分子形成的分子 一半是新的，一半是舊的；一半是新的，一半是舊的； 3 3、分散復(fù)制：、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子新復(fù)制的分子 中新舊都有，但分配是隨中新舊都有，但分配是隨 機組合的；機組合的；復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次沃森和克里克推測是半保留復(fù)制模型沃森和克里克

4、推測是半保留復(fù)制模型復(fù)制一次復(fù)制一次親代親代DNADNA子代子代DNADNA1 1、按照半保留復(fù)制的原理請大家思考按照半保留復(fù)制的原理請大家思考: :右右邊的親代邊的親代DNADNA復(fù)制一次和復(fù)制二次后復(fù)制一次和復(fù)制二次后, ,其子其子代代DNADNA的組成是怎么樣的？（用紅色表示的組成是怎么樣的？（用紅色表示新形成的鏈）新形成的鏈）請同學(xué)思考下列問題：請同學(xué)思考下列問題：( (假設(shè)的理論和實驗設(shè)計假設(shè)的理論和實驗設(shè)計) )2 2、要用實驗來驗證這一結(jié)論，我們需要對要用實驗來驗證這一結(jié)論，我們需要對舊鏈和新鏈進行區(qū)分。結(jié)合第一節(jié)的知識，舊鏈和新鏈進行區(qū)分。結(jié)合第一節(jié)的知識，想一想我們怎樣區(qū)分他

5、們？想一想我們怎樣區(qū)分他們？3 3、如果親代的如果親代的DNADNA兩條鏈用兩條鏈用1515N N來標記，然后放在來標記，然后放在1414N N中復(fù)制則親中復(fù)制則親代，子一代、子二代分別含哪種元素？代，子一代、子二代分別含哪種元素？4 4、DNADNA雖然被標記，可在子代中新舊鏈是混在一起的，不易分雖然被標記，可在子代中新舊鏈是混在一起的，不易分離，怎么解決這一問題？離，怎么解決這一問題？5 5、如果離心，則親代、子一代、子二代會怎么分布？如果離心，則親代、子一代、子二代會怎么分布？重帶重帶( (下部下部) )1515N/N/1515N N中帶中帶( (中間中間) )1515N/N/1414N

6、 N輕帶輕帶( (上部上部) )1414N/N/1414N N中帶中帶( (中間中間) )1515N/N/1414N N子一代子一代子二代子二代親親 代代重帶重帶( (下部下部) )1515N/N/1515N N中帶中帶( (中間中間) )1515N/N/1414N N輕帶輕帶( (上部上部) )1414N/N/1414N N中帶中帶( (中間中間) )1515N /N /1414N N實驗來驗證假設(shè)理論的過程（DNA半保留復(fù)制）復(fù)制的時期復(fù)制的時期有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期次分裂的間期復(fù)制的場所復(fù)制的場所復(fù)制的模板復(fù)制的模板DNADNA兩條鏈兩條鏈原原

7、料料游離的四種脫氧核苷酸游離的四種脫氧核苷酸基本條件基本條件DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等 、DNADNA連接連接酶、酶、ATPATP、模板、原料、模板、原料復(fù)制過程復(fù)制過程解旋解旋堿基配對合成子鏈堿基配對合成子鏈形成子代形成子代DNA復(fù)制特點復(fù)制特點邊解旋邊復(fù)制（過程）邊解旋邊復(fù)制（過程）半保留復(fù)制（結(jié)果）半保留復(fù)制（結(jié)果）遵循原則遵循原則堿基互補配對原則堿基互補配對原則細胞核（主要）、線粒體、葉綠體細胞核（主要）、線粒體、葉綠體二、二、DNADNA的復(fù)制的復(fù)制DNA準確復(fù)制的原因準確復(fù)制的原因模版、堿基互補配對模版、堿基互補配對：解旋酶催化解旋模板（在DNA聚合酶

8、的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進行）復(fù)制：以母鏈為模板進行堿基配對母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）：組成復(fù)制后的DNA同時進行DNADNA的復(fù)制過程的復(fù)制過程DNADNA分子的復(fù)制過程分子的復(fù)制過程有人認為有人認為DNADNA復(fù)制就復(fù)印材料一樣，復(fù)制就復(fù)印材料一樣，一張材料復(fù)印一次也可以得到兩張相同的材料。一張材料復(fù)印一次也可以得到兩張相同的材料。這種說法對不對，為什么？這種說法對不對，為什么？1DNA1DNA2DNA2DNA單鏈（母）單鏈（母）（母十子）（母十子）（母十子）（母十子） 子子 DNA DNA 子子DNADNA2DNA2DNA 與復(fù)印材料不同，因為與復(fù)印材料不同，因為DNADNA分子的復(fù)

9、制結(jié)果并沒有形分子的復(fù)制結(jié)果并沒有形成一個完整的新的成一個完整的新的DNADNA分子，而是形成了一半新、一半舊分子，而是形成了一半新、一半舊的兩個的兩個DNADNA分子，并且原來的舊的分子，并且原來的舊的DNADNA也不存在。也不存在。 準確復(fù)制的原因(1)DNA分子獨特的_提供精確模板。(2)通過_保證了復(fù)制的準確進行。雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補配對堿基互補配對 DNA復(fù)制的有關(guān)計算假設(shè)將1個全部被15N標記的DNA分子(0代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)n代，結(jié)果如下：(1)DNA分子數(shù)子代DNA分子總數(shù)2n個含15N的DNA分子數(shù)2個含14N的DNA分子數(shù)2n個只含15N的DNA分子數(shù)

10、0個只含14N的DNA分子數(shù)(2n2)個(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)2n1條含15N的脫氧核苷酸鏈2條含14N的脫氧核苷酸鏈(2n12)條(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)設(shè)親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個，則：經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m(2n1)個。在第n次復(fù)制時，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m2n1個。特別提醒(1)運用DNA半保留復(fù)制特點，分析被標記DNA分子的比例時，應(yīng)注意求的是DNA分子數(shù)，還是脫氧核苷酸鏈數(shù)；還應(yīng)注意培養(yǎng)基中化學(xué)元素的轉(zhuǎn)換。(2)運用DNA半保留復(fù)制特點，解決消耗某種脫氧核苷酸數(shù)量問題時，應(yīng)注意親代DNA分子的兩條母鏈被保留下來，不需

11、消耗原料。 一個細胞中的某一條染色體上的DNA雙鏈都用15N標記過，在有絲分裂間期利用含14N的脫氧核苷酸作為原料進行復(fù)制，復(fù)制完成后該染色體的狀況是()A一條染色單體含15N，另一條染色單體不含15NB兩條染色單體均含15NC兩條染色單體均不含15ND一條染色單體只含15N，另一條染色單體只含14N【嘗試解答】B【解析】有絲分裂間期復(fù)制的每一條染色體中都含有兩條染色單體，每條單體中各有一個DNA分子。每個DNA分子中各有一條鏈是含15N，所以兩條染色單體均含15N。跟蹤訓(xùn)練將大腸桿菌置于含15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間，然后把DNA被15N完全標記的大腸桿菌作為親代，轉(zhuǎn)移到只含14N的普通培養(yǎng)

12、基培養(yǎng)，使其繁殖兩代形成4個新個體，則它們的DNA中含14N的鏈與15N的鏈的比是()A3 1B2 1C1 1 D7 1解析：選A。15N標記的DNA有兩條含15N的鏈，當(dāng)利用含14N的培養(yǎng)基來培養(yǎng)時，根據(jù)半保留復(fù)制的特點，新形成的2個DNA分子上應(yīng)各有一條含15N的鏈和一條含14N的鏈，沒有了15N的來源，不論以后復(fù)制多少次，含15N的鏈永遠只有兩條，而新增加的新鏈是含14N的鏈。而題中形成了4個新個體，含有4個DNA分子共8條單鏈，只有兩條含15N，其余六條含14N,14N鏈15N鏈6231。有關(guān)DNA分子復(fù)制問題的歸納DNA復(fù)制的概念以親代DNA為模板，在一定條件下合成子代DNA的過程D

13、NA精確復(fù)制的原因規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板；堿基互補配對原則保證了復(fù)制準確進行能夠進行DNA復(fù)制的生物一切以DNA為遺傳物質(zhì)的生物真核生物DNA復(fù)制發(fā)生的時間在體細胞中發(fā)生在有絲分裂間期在有性生殖過程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂間期DNA分子復(fù)制進行的基本條件模板親代DNA分子的兩條鏈原料四種游離的脫氧核糖核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等DNA復(fù)制的特點半保留復(fù)制DNA復(fù)制的結(jié)果一個DNA分子形成兩個完全相同的子代DNA分子兩個子代DNA的位置及分開時間復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代DNA分子位于一對姐妹染色單體上，由著絲粒連在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲粒分裂

14、時分開，分別進入兩個子細胞中DNA復(fù)制的意義保持遺傳信息的連續(xù)性，向子代傳遞遺傳信息三、遺傳信息復(fù)制的重大意義1 1、將遺傳信息準確地傳遞給子代，保證了、將遺傳信息準確地傳遞給子代，保證了親子親子 代遺傳信息的一致性，親子代形狀相代遺傳信息的一致性，親子代形狀相同或相近。同或相近。遺傳信息復(fù)制的重大意義遺傳信息復(fù)制的重大意義2 2、DNADNA聚合酶具有糾錯功能，復(fù)制過程中，聚合酶具有糾錯功能，復(fù)制過程中，堿基出錯導(dǎo)致堿基出錯導(dǎo)致 變異變異生物多樣性。生物多樣性。1細胞內(nèi)DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較DNA分子復(fù)制與分子復(fù)制與PCR技術(shù)技術(shù)細胞內(nèi)DNA復(fù)制PCR不同點解旋在解旋酶作用下邊解旋邊復(fù)

15、制94高溫解旋，雙鏈分開酶解旋酶、DNA聚合酶耐高熱的DNA聚合酶溫度體內(nèi)溫和條件高溫相同點需提供DNA復(fù)制的模板；四種脫氧核苷酸為原料；都需要酶的催化2PCR技術(shù)反應(yīng)過程中控制不同溫度的意義(1)94 左右時變性，雙鏈DNA解旋為單鏈；(2)55 左右時復(fù)性，兩種引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；(3)72 左右時延伸，耐高熱的DNA聚合酶促使DNA新鏈的合成。 將大腸桿菌放在含有同位素15N培養(yǎng)基中培育若干代后，細菌DNA所有氮均為15N，它比14N分子密度大。然后將DNA被15N標記的大腸桿菌再移到14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，每隔4 h(相當(dāng)于分裂繁殖一代的時間)取樣一次，測定其不同世代細菌DNA的密

16、度。實驗結(jié)果DNA復(fù)制的密度梯度離心實驗如下圖所示。(1)中帶含有的氮元素是_。(2)如果測定第四代DNA分子密度，標記的比例表示為_。(3)如果將第一代(全中)DNA鏈的氫鍵斷裂后再測定密度，它的DNA單鏈在試管中的分布位置應(yīng)為_。(4)上述實驗表明，子代DNA合成的方式是_?！緡L試解答】(1)14N和15N(2)1/8中、7/8輕(3)1/2重、1/2輕(4)半保留復(fù)制【解析】將DNA分子被15N標記的大腸桿菌移到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA鏈均含14N。根據(jù)半保留復(fù)制的特點，第一代的DNA分子應(yīng)一條鏈含15N，一條鏈含14N。一個親代DNA分子復(fù)制到第二代，形成224個DNA，其中兩個各保留親代DNA分子的一條鏈(含15N)，另一條鏈為14N，另兩個DNA分子的兩條鏈均含14N；以后各代中含有一條15N鏈，一條14N鏈的DNA分子始終為2個(來自同一個親代DNA)，其余DNA分子兩條鏈均含14N。全含15N的DNA分子比全含14N的DNA分子密度大，在密度梯度離心試驗中，含15N的DNA分子均位于試管下部，而含14N的DNA分子應(yīng)位于試管中較靠上的位置。一條鏈含15N，一條鏈含14N的DNA分子位置應(yīng)位于前兩者之間，試驗的結(jié)果也證明了這一點。據(jù)此可知，(1)中帶(DNA)含有氮元素為兩種：14