資源簡介

如果要復活恐龍，應該怎么辦？
讓恐龍復活的關鍵是什么？
遠古化石：被琥珀困住的蚊子
第3章 基因的本質
DNA的復制
第3章 第3節
對DNA復制的推測
DNA半保留復制的實驗證據
DNA復制的過程及其特點
習題鞏固
目
錄
01
02
03
04
CONTENTS
沃森和克里克在發表DNA雙螺旋結構的那篇著作短文的結尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質進行復制的一種可能的機制”。
in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material.
Full details of the structure, including the con-ditions assumed in building it , together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere.
問題探討
對DNA復制的推測
全保留復制：母鏈分開，分別復制形成兩條子鏈DNA，此后兩條母鏈彼此結合，恢復原狀。子鏈互補結合形成一條新DNA分子。
半保留復制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；
分散復制：新復制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的；
復制
一次
復制
一次
復制
一次
DNA半保留復制的實驗證據
【合作探究】教材P53-55DNA半保留復制實驗
要通過實驗“探究DNA復制是哪種方式？”關鍵思路是什么？
通過實驗區分親代和子代的DNA
如何做區分親代和子代的DNA,又如何進行實驗觀察呢？
同位素標記法
如果用同位素進行標記,可標記什么元素?
可標記C、H、O、N、P等元素
DNA半保留復制的實驗證據
15N和14N是N元素的兩種穩定的同位素，這兩種同位素的相對原子質量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；
形成的不同密度的DNA分子應如何區分？
密度梯度離心
15N/15N-DNA
重帶
15N/14N-DNA
中帶
14N/14N-DNA
輕帶
DNA半保留復制的實驗證據
實驗者：
實驗材料：
實驗方法 ：
大腸桿菌（繁殖快，20min一代）
同位素標記技術和密度梯度離心技術
實驗過程 ：
讓大腸桿菌在含15NH4Cl的培養液中生長若干代
美國生物學家梅塞爾森和斯塔爾
實驗原理 ：
15N和14N是N元素的兩種穩定同位素，這兩種同位素的相對原子質量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術可以在試管中分離開含有不同N元素的DNA。
DNA半保留復制的實驗證據
實驗過程 ：
①先用15NH4Cl培養液培養大腸桿菌
②讓大腸桿菌繁殖若干代（DNA幾乎都是15N標記）
③將大腸桿菌轉移到含有14NH4Cl的普通培養液中
④在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA
⑤將提取的DNA進行離心，記錄離心管中DNA的位置
DNA半保留復制的實驗證據
【合作探究】教材P53-55DNA半保留復制實驗
演繹推理繪制DNA的半保留復制、全保留復制實驗過程及預期結果
DNA半保留復制的實驗證據
全保留復制
親代
子一代
子二代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
15N
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
細胞
分裂
轉移到14NH4Cl的培養液中
細胞
分裂
提取DNA離心
提取DNA離心
提取DNA離心
DNA半保留復制的實驗證據
15N
14N
14N
14N
15N
14N
親代
子一代
子二代
細胞
分裂
15N
15N
轉移到14NH4Cl的培養液中
細胞
分裂
提取DNA離心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
半保留復制
提取DNA離心
提取DNA離心
14N/14N-DNA
DNA半保留復制過程
【合作探究】教材P55-56完成以下問題
有絲分裂間期、減數第一次分裂前間期（細胞分裂前的間期）
時間：
場所:
真核生物：
原核生物：
病毒：
親代DNA的兩條鏈為模板合成子代DNA的過程。
細胞核（主要）、葉綠體、線粒體
擬核、細胞質（質粒）
宿主細胞內
概念：
過程:
DNA半保留復制過程
DNA半保留復制過程
解旋：在ATP的驅動下，解旋酶將DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
DNA半保留復制過程
合成子鏈：游離的4種脫氧核苷酸按堿基互補配對原則隨機地與兩條母鏈的堿基配對，確定子鏈的脫氧核苷酸排列順序。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
形成氫鍵
DNA半保留復制過程
合成子鏈：在DNA聚合酶的催化下從子鏈的5'端把子鏈的脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸鏈。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
合成方向：
子鏈的5'端→ 3'端
形成磷酸二酯鍵
DNA半保留復制過程
形成子代DNA分子：每條新鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結構。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
DNA半保留復制過程
條件:
原則:
特點:
③能量
親代DNA的兩條鏈
4種游離的脫氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等
由細胞代謝提供的ATP
邊解旋邊復制、 多起點雙向復制、半保留復制
①模板
②原料
④酶
堿基互補配對原則
從子鏈的5' 端向 3' 端延伸
方向:
結果：
1個DNA復制出兩個完全相同的DNA分子。
意義：
DNA通過復制，將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續性。
DNA半保留復制過程
DNA準確復制的原因
①DNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供精確的模板。
②堿基具有互補配對的能力，保證了復制能夠準確地進行。
DNA半保留復制過程
拓展
原核生物與真核生物DNA復制區別
DNA復制相關計算
第一代
第二代
第三代
第n代
….
…….
15N
15N
DNA分子數
子代DNA分子數
含15N的DNA分子數
含14N的DNA分子數
只含15N的DNA分子數
只含14N的DNA分子數
2n個
2個
2n個
0個
2n-2個
DNA復制相關計算
第一代
第二代
第三代
第n代
….
…….
15N
15N
脫氧核苷酸鏈數
子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數
子代含15N的脫氧核苷酸鏈數
子代含14N的脫氧核苷酸鏈數
2n+1條
2條
2n+1-2條
復制消耗脫氧核苷酸鏈數
設親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個。
經過n次復制共消耗游離的該種脫氧核苷酸
第n次復制共消耗游離的該種脫氧核苷酸
m×(2n-1) 個
m×2n-1 個
DNA復制相關計算
注意“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別,前者包括所有的復制,但后者只包括第n次的復制。
注意堿基的單位是“對”還是“個”。
切記在DNA復制過程中,無論復制了幾次,含有母鏈的DNA分子都只有兩個。
看清試題中問的是“DNA分子數”還是“鏈數”,
“含”還是“只含”等關鍵詞,以免掉進陷阱。
DNA復制有關計算注意事項
某DNA分子有堿基200對，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占堿基總數的60%，則該DNA分子連續復制兩次所需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數為
A．80 B．160 C．240 D．320
將用15N標記的一個DNA分子放在含有14N的培養基中，讓其復制二次，則含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脫氧核苷酸鏈占全部DNA單鏈的比例依次是
A．1/2 1/4 B．1/4 1/4 C．1/4 1/8 D．1/2 1/8
(2022·泰安)一個雙鏈均被32P標記的DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環境中復制3次。下列敘述不正確的是A．該DNA分子中含有氫鍵的數目為1.3×104
B．復制過程需要2.1×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
C．含有放射性的子代DNA分子的兩條鏈都有放射性
D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數之比為1∶3
有絲分裂中染色體標記情況
拓展題型
DNA復制后DNA分子存在位置與去向
用15N標記細胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養液中進行兩次有絲分裂，情況如圖所示：
過程圖解
第一次有絲分裂形成的兩個細胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態”，即15N/14N－DNA；
第二次有絲分裂形成的子細胞有多種可能性，含有放射性的細胞有2或3或4個。
蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養基中繼續分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是
A.每條染色體的兩條單體都被標記
B.每條染色體中都只有一條單體被標記
C.只有半數的染色體中一條單體被標記
D.每條染色體的兩條單體都不被標記
用32P標記了某玉米體細胞(正常體細胞含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，完成了兩次細胞分裂。下列有關敘述錯誤的是
A.在第一次細胞分裂的中期，一個細胞中的染色體總數和被32P標記的染
色體數分別是20和20
B.在第二次細胞分裂的后期，一個細胞中的染色體總數和被32P標記的染
色體數分別是40和40
C.在第一次分裂完成后，形成的兩個子細胞中染色體上的DNA都是有一
條鏈含32P，另一條鏈不含32P
D.在第二次分裂完成后，形成的四個子細胞中含32P的染色體數從0到20
都有可能
減數分裂中染色體標記情況
拓展題型
DNA復制后DNA分子存在位置與去向
過程圖解
用15N標記細胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養液中進行正常減數分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：
規律總結：在減數分裂過程中細胞連續分裂兩次，DNA只復制一次，所以四個子細胞中所有的DNA分子都呈“雜合”狀態，即15N/14N－DNA，子細胞的所有染色體都含15N。
(2025·吉林通化高一期中)如圖A點時用32P標記果蠅精原細胞所有DNA的雙鏈，然后置于只含31P的培養液中培養，發生了a、b連續兩個分裂過程。下列相關敘述，正確的是
A.CD段細胞中一定有2條Y染色體
B.GH段細胞中可能有兩條Y染色體
C.GH段細胞中含32P的染色體一定有8條
D.IJ段細胞中含32P的染色體可能有8條

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