第3节DNA的复制（第1课时）第3章基因的本质问题探讨 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。”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.核酸的分子结构论文节选 讨论 1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。课本P5301对DNA复制的推测1.半保留复制（沃森&克里克）DNA复制时，DNA双链螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的2条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。特点：一模一样，一新一旧一、对DNA复制的推测2.全保留复制以两条母链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代DNA分子。特点：一全新，一全旧3.分散复制亲代DNA双链被切成片段后合成，然后子、母双链聚集成“杂种链”。特点：新旧都有，随机组合一、对DNA复制的推测02DNA半保留复制的实验证据提出问题要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。如何做区分亲代和子代的DNA,又如何进行实验观察呢？DNA以什么方式复制？做出假设DNA以半保留方式复制（全保留、分散）演绎推理二、DNA半保留复制的实验证据问题1：如果用同位素进行标记,用什么元素?含N碱基脱氧核苷酸磷酸五碳糖P C H ON ：演绎推理二、DNA半保留复制的实验证据问题2：如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？可标记C、H、O、N、P元素问题2：按此假设（DNA是半保留复制或全保留复制），复制得到的子一代DNA和子二代DNA的组成将分别是怎样的?（请用两种颜色的笔，画出子代的情况）：演绎推理子二代亲代全保留复制半保留复制子一代问题2:如何才能在实验中直观地区别、“标识”母链和子链呢？同位素标记法二、DNA半保留复制的实验证据如何在实验中直观区分母链和子链？同位素标记技术（15N无放射性）资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素（无放射性），这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。形成的不同密度的DNA分子应如何区分？密度梯度离心法利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA；（教材P53倒数段1；P54）密度梯度离心含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。科学方法：同位素标记法、密度梯度离心法密度低高密度梯度离心密度梯度离心DNA半保留复制的实验半保留复制的实验3.研究方法：2.实验材料：4.实验技术：二、DNA半保留复制的实验证据大肠杆菌（繁殖快，20min一代）假说演绎法同位素标记法(N元素的两种稳定同位素：无放射性）、密度梯度离心法1.实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔注意：同位素标记法放射性同位素标记法区分：分离细胞器方法：差速离心法分离不同密度的DNA分子:密度梯度离心法课本P53笔记笔记3.研究方法：2.实验材料：4.实验技术：二、DNA半保留复制的实验证据大肠杆菌（繁殖快，20min一代）假说演绎法同位素标记法(N元素的两种稳定同位素：无放射性）、密度梯度离心法5.实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。6.实验假设：DNA以半保留的方式复制1.实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔高密度带中密度带低密度带15N14N15N15N14N14N15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N15N/15N 重带15N/14N14N/14N15N/14N轻带中带中带第二代第一代提取DNA离心提取DNA离心提取DNA离心含14N的培养液演绎推理假设是半保留复制第二代含14N的培养液第一代提取DNA离心提取DNA离心15N15NPF1F214N14N提取DNA离心重带轻带重带轻带重带15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N演绎推理假设是全保留复制PF1F215N15N提出DNA离心重带提出DNA离心中带提出DNA离心中带演绎推理假设是分散复制第二代第一代含14N的培养液15N/14N15N/14N半保留复制全保留复制分散复制第二代第二代第一代第一代15N/14N 中带中带15N/14N 中带中带实验结果与推理结果相同。实验验证得出结论半保留复制DNA复制方式为。半保留复制作出假设演绎推理实验验证【小结小结】得出结论1.DNA是如何复制的?提出问题2.DNA的复制是半保留复制3.子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象4.通过实验进行验证假假说说 演演绎绎法法5.DNA以半保留的方式复制当堂检测（5min）2某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是()ABCDD放射性同位素总结稳定同位素3H：标记亮氨酸，研究分泌蛋白合成与运输过程14C：标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径32P：35S：标记DNA标记蛋白质噬菌体的遗传物质18O：标记H2O、CO2研究光合作用产物O2氧原子的来源15N：标记DNA，研究DNA复制方式检测放射性：检测密度或相对分子质量同位素标记研究转移路径重点：15N、18O、12C无放射性荧光标记法用荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质，诱导细胞融合，证明现代分子生物学技术利用该技术证明基因在染色体上呈线性排列细胞膜具有一定的流动性运用假说演绎法:1.孟德尔发现分离定律和自由组合定律2.摩尔根证明基因在染色体上3.梅塞尔森和斯塔尔证明DNA复制方式为半保留复制总结运用类比推理法：萨顿提出基因在染色体上的假说当堂检测（5min）1同位素示踪技术在生物学发展史上起着重要的作用，下列有关叙述正确的是（）A赫尔希和蔡斯用32P和35S将噬菌体的蛋白质和DNA区分开，单独研究各自作用B鲁宾和卡门用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2，证明了O2中O的来源C梅塞尔森利用同位素14N和15N的放射性，证明了DNA复制方式为半保留复制D卡尔文利用12C标记CO2，探明了CO2中的C转化为有机物中C的转移路径A14C15N、18O无放射性稳定性易错：易错：15N、18O、12C无放射性当堂检测（5min）2同位素标记法是常用的生物学实验方法，下列相关叙述正确的是（）A用15N标记DNA分子，通过测定放射性，证明DNA分子的复制方式是半保留复制B用小球藻做14CO2示踪实验，不同时间点对放射性进行分析可研究暗反应的途径C将实验用小白鼠放入含有18O2的培养箱中饲养，其呼出的二氧化碳不含C18O2D用35S和32P分别标记T2噬菌体中蛋白质的羧基、DNA的碱基，探索遗传物质的本质BR基磷酸14C有放射性当堂检测（5min）3同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。下列有关叙述，错误的是（）A用3H标记的亮氨酸注射给胰腺腺泡细胞后，高尔基体中能检测到放射性物质B用15N研究DNA的复制方式，利用差速离心法观察子代DNA的分布C用32P或35S标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，证明噬菌体的遗传物质是DNAD用14CO2追踪光合作用中C的转移途径，结果为14CO214C314C6H12O6B密度梯度14C有放射性当堂检测（5min）4遗传规律和遗传物质的发现经历了漫长的科学探究历程，下列有关说法正确的是（）A减数分裂的发现为孟德尔遗传规律的提出提供了理论依据B摩尔根利用假说演绎法证明了基因在染色体上呈线性排列CDNA复制方式的发现应用了同位素标记法和密度梯度离心技术D沃森和克里克通过构建数学模型发现了DNA分子的双螺旋结构C物理荧光标记法用荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质，诱导细胞融合，证明现代分子生物学技术利用该技术证明细胞膜具有一定的流动性基因在染色体上呈线性排列03DNA复制的相关计算将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：DNA复制的相关计算共产生子代DNA分子_个；(1)DNA分子数子代DNA分子中，含15N的DNA分子_个子代DNA分子中，含14N的DNA分子_个子代DNA分子中，只含15N的DNA分子_个子代DNA分子中，只含14N的DNA分子_个2n22n02n-2新坐标P76将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：DNA复制的相关计算共产生脱氧核苷酸链个；含15N的脱氧核苷酸链个；含14N的脱氧核苷酸链个；22n+12n+1-2新坐标P76(2)脱氧核苷酸链数将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：DNA复制的相关计算(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m(2n1)个。若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m2n1个。新坐标P7615N14N亲代亲代 DNA子一代子一代DNA子二代子二代DNA15N15N14N15N14N15N14N14N14N15N14N15N14N14N14N14N14N14N14N14N14N14N14N14N子三代子三代14N15N14N14N当堂训练：10分钟1.一个有N15标记的DNA分子放在没有标记的环境中培养,复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的（）A.1/10B.1/5C.1/16D.1/322.1个DNA分子经过4次复制,形成16个DNA分子,其中不含亲代母链的DNA分子为()3.某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（）A.7（a-m）B.7（a/2-m）C.8（a-m）D.8（2a-m）A.2个B.8个C.14个D.32个 C C B4.具有1000个碱基对的某个DNA分子区段内有600个腺嘌呤,若连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目为()A.400B.600C.1200D.18005某一个DNA分子中，A为200个，复制n次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3000个，则该DNA分