第三章 遗传信息的复制与表达DNADNA的复制的复制问题导入问题导入 1. 1.生物亲子代之间是通过生物亲子代之间是通过什么来传递遗传信息的？什么来传递遗传信息的？ 2. 2.亲亲代的遗传代的遗传物质如何物质如何“多出一多出一份份”来传来传递给子代？递给子代？ DNA的复制的复制原来，它们都必须通过原来，它们都必须通过回忆思考回忆思考 DNA的的基本组成单基本组成单位是什么？位是什么？ DNA分分子的空间结子的空间结构怎样？构怎样？12脱氧核苷酸脱氧核苷酸 由两条反由两条反向平行的脱氧向平行的脱氧核苷酸链构成核苷酸链构成的双螺旋结构的双螺旋结构 何谓何谓DNADNA的复制？的复制？ 以以亲代亲代DNA为为模板，合成子代模板，合成子代DNA的过程。的过程。1DNA2DNADNA的复制的结果如何？的复制的结果如何？阅读思考阅读思考阅读阅读P52P52，思考：，思考：问题探究 新产生的新产生的DNA分子是分子是一个全新的一个全新的DNA分子吗？分子吗？ 最早提出的最早提出的DNADNA复制模型有三种：复制模型有三种：1.1.全保留复制全保留复制 新复制出的分子直接形成，完全新复制出的分子直接形成，完全 没有旧的部分。没有旧的部分。 复制一次复制一次亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测2.2.半保留复制半保留复制 新形成的分子一半是新的，一半是旧新形成的分子一半是新的，一半是旧 的；的；复制一次复制一次一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测 3.3.分散复制（弥散复制）分散复制（弥散复制） 新复制的分子中新旧都有，但分配新复制的分子中新旧都有，但分配 是随机组合的；是随机组合的；复制一次复制一次一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测 沃森和克里克在提出沃森和克里克在提出DNA双螺旋结构之后，又提双螺旋结构之后，又提出了出了DNA复制的假说：复制的假说：DNA半保留复制半保留复制模型模型1958年迈尔逊和斯达尔采用含年迈尔逊和斯达尔采用含15N同位素的同位素的NH4Cl培养大肠杆菌，放在正常的培养液里繁殖，然后用梯培养大肠杆菌，放在正常的培养液里繁殖，然后用梯度离心技术测定分裂时度离心技术测定分裂时DNA复制时的密度变化，证实复制时的密度变化，证实了了DNA的的半保留复制半保留复制。一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 19581958年年, ,科学家以大肠杆菌为实验材料。科学家以大肠杆菌为实验材料。运用技术运用技术：2.2.怎样把不同的怎样把不同的DNADNA分开呢？分开呢？N N、想一想：想一想：1.1.可以用什么同位素去标记可以用什么同位素去标记DNADNA？密度梯度离心技术密度梯度离心技术14N/14NDNA15N/14NDNA15N/15NDNA轻链轻链中链中链重链重链同位素示踪技术同位素示踪技术1515N N1414N N密度大；密度大；密度小密度小转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的培养液中的培养液中15N/15N DNA15N/14N DNA14N/14N DNA15N/14N DNA大肠杆菌在含大肠杆菌在含1515N NH H4 4ClCl的的培养液中生长若干代培养液中生长若干代全保留复制全保留复制半保留复制半保留复制复制复制 一次一次复制两次复制两次复制三次复制三次思考：连续复制思考：连续复制n n次，次，DNADNA分子的数目、链数、含分子的数目、链数、含 亲代链亲代链DNADNA分子数是多少？分子数是多少？ 亲代亲代DNADNA分子分子子一代子一代DNADNA分子分子子二代子二代DNADNA分子分子子三代子三代DNADNA分子分子第一代第一代第二代第二代第三代第三代第四代第四代 1 1个个DNA分子经过分子经过4 4次复制，形成（次复制，形成（ ）个）个DNA分子，其中含有亲代分子，其中含有亲代DNA分子长分子长链的链的DNA分子有（分子有（ ）个，占）个，占DNA分子分子总数的比例是（总数的比例是（ ）。）。16218课堂练习课堂练习DNADNA分子中的等式关系分子中的等式关系(1)(1) 一条一条DNADNA分子复制分子复制n n次后（即第次后（即第n+1n+1代代) ) A.DNA A.DNA分子数分子数= = B. B.脱氧核苷酸链条数脱氧核苷酸链条数= = 原原DNADNA链的含量链的含量 = = C. C.母链数母链数= =子链数子链数= =22n+1 22n2n+1归纳小结归纳小结解旋酶解旋酶催化（氢键断裂）催化（氢键断裂）解旋：解旋：模板模板（在（在DNADNA聚合酶的催化下，利用聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）游离的脱氧核苷酸进行）复制复制:以母链为模板进行碱基配对以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）子代子代DNA:同时进行同时进行(边解旋边复制）边解旋边复制）组成组成三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程总结总结: 1: 1个个DNA2DNA2条条DNADNA单链（母）单链（母）2 2母母2 2子子 （母十子）（母十子）（母十子）（母十子）2DNA2DNA阅读教材阅读教材P34P34，讨论：，讨论：阅读讨论阅读讨论DNA分子分子 复复 制制概念概念时期时期过程过程场所场所条件条件特点特点原则原则有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 酶：酶： DNADNA的两条母链的两条母链游离的四种脱氧核苷酸游离的四种脱氧核苷酸ATPATPDNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体细胞核（主要）、线粒体、叶绿体以亲代以亲代DNADNA为模板合成子代为模板合成子代DNADNA的过程。的过程。归纳总结归纳总结1.1.概念：概念：2.2.场所：场所：3.3.时期：时期：4.4.条件条件（1 1）边解旋边复制）边解旋边复制（2 2）半保留复制）半保留复制解旋解旋合成互补子链合成互补子链形成子代形成子代DNADNA碱基互补配对原则碱基互补配对原则5.5.复制过程：复制过程：6.6.复制特点复制特点7.7.复制原则：复制原则：归纳总结归纳总结DNADNA双链提供精确的模板双链提供精确的模板 将遗传信息从亲代传给子代，从将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。而保持遗传信息的连续性。1.DNA1.DNA分子能够准确复制的原因是什么分子能够准确复制的原因是什么? ?碱基互补配对原则碱基互补配对原则想一想想一想2.DNA2.DNA分子复制有什么生物学意义？分子复制有什么生物学意义？ 亲代亲代DNADNA分子经分子经 n n 次次复制后，所需复制后，所需某种游离的脱氧核苷酸数为：某种游离的脱氧核苷酸数为：（其中其中 a a 表示亲代表示亲代DNADNA含有的某种脱氧核苷含有的某种脱氧核苷酸数，酸数，n n 表示复制的次数。）表示复制的次数。）a(2n1)DNADNA分子中的等式关系分子中的等式关系(2)(2)归纳小结归纳小结1.1.下列关于下列关于DNADNA复制的说法，其中不正确的（复制的说法，其中不正确的（ ） A. DNA A. DNA复制过程中需要酶的催化复制过程中需要酶的催化 B. DNA B. DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供复制过程中需要的能量直接由糖类提供 C. DNA C. DNA 分子是边解旋复制的分子是边解旋复制的 D. DNA D. DNA 复制过程中两条母链均可作模板复制过程中两条母链均可作模板2.2.以以DNADNA的一条链的一条链“A AT TC C”为模板，经复制为模板，经复制后的子链是（后的子链是（ ） A. “ A. “T TA AG G” ” B. “B. “U UA AG G” C. “ C. “T TA AC C” ” D. “D. “T TU UG G”BA课堂练习课堂练习 3 3一个双链一个双链DNADNA分子经过分子经过3 3次自我复制，在第次自我复制，在第四代四代DNADNA分子中，共有分子中，共有( ( ) )条长链有条长链有( ( ) )条第一条第一代脱氧核苷酸的长链？代脱氧核苷酸的长链？ A A2 B2 B4 C4 C8 D8 D1616DA 4 4关于关于DNADNA复制过程正确顺序是（复制过程正确顺序是（ ） 互互补补碱碱基基对对间间氢氢键键断断裂裂 互互补补碱碱基基对对之之间间形形成成氢氢键键 DNADNA分分子子在在解解旋旋酶酶作作用用下下解解旋旋 以以母母链链为为模模板板进进行行碱碱基基互互补补配配对对 子子链链与与母链盘旋成双螺旋结构母链盘旋成双螺旋结构 A A B B C C D DC课堂练习课堂练习5.在在氮氮源源为为14N的的培培养养基基上上生生长长的的大大肠肠杆杆菌菌，其其DNA分分子子均均为为14N-DNA（对对照照）；在在氮氮源源为为15N的的培培养养基基上上生生长长的的大大肠肠杆杆菌菌，其其DNA分分子子均均为为15N-DNA（亲亲代代）。将将亲亲代代大大肠肠杆杆菌菌转转移移到到含含14N的的培培养养基基上上，再再连连续续繁繁殖殖两两代代（I和和II），用用离离心心的的方方法分离得到的结果如下表所示，请分析：法分离得到的结果如下表所示，请分析：（1）由由实实验验结结果果可可以以推推出出第第一一代代（I）细细菌菌DNA分分子子中中一一条条链链是是 ，另一条链是，另一条链是 。（2）中链含有氮元素是）中链含有氮元素是 。（3）将将第第一一代代（I）转转移移到到含含15N的的培培养养基基上上繁繁殖殖一一代代，将将所所得得到的细菌的到的细菌的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）上述实验表明DNA分子复制的特点是分子复制的特点是 。 1515N N母链母链 1414N N新链新链 1515N N和和1414N N 半保留复制半保留复制 1/2中链中链1/2重链重链对照对照亲代亲代III轻链轻链14N-DNA全轻链全轻链1/2轻链轻链中链中链全中链全中链1/2中链中链重链重链15N-DNA全重链全重链6.将将32P标记的标记的DNA分子放在分子放在31P的培养基上培养的培养基上培养，经过经过3次复制，在所形成的子代次复制，在所形成的子代DNA中，含中，含32P的的DNA占总数是（占总数是（）A1/16Bl8C14D127.7.某生物的双链某生物的双链DNADNA分子共有含氮碱基分子共有含氮碱基7777对，其对，其中一条链上（中一条链上（A+TA+T）：（）：（C+ GC+ G）2.52.5，问该，问该DNADNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（苷酸的数目是（ ）A A154154个个 B B165165个个 C C110110个个 D D220220个个(2n-1)m课堂练习课堂练习CB8用15N标记的一个DNA分子,放在含有14N 的培养基中复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次是（ ） A.12，14 B.14，18 C.14，116 D.18，18B课堂练习课堂练习