《高中生物 第三章 第3節(jié) DNA的復制課件 新人教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中生物 第三章 第3節(jié) DNA的復制課件 新人教版必修2（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、DNA的復制的復制1981年美國加利福尼亞大學柏克萊分校波納教授海斯教授一枚琥珀切片4000萬年前一只蚊子的細胞細胞結(jié)構驚人地完整 基因工程（重組DNA）相關技術及應用GENETIC ENGINEERING 基因診斷 疾病相關基因克隆、印跡技術、探針技術、PCR技術、DNA序列分析、生物芯片技術等基因治療 生物制藥 轉(zhuǎn)基因動物和植物 SupermouseSuper tomato 地球上會出現(xiàn)嗎？n土豆番茄煙n“魚人魚人”新人種新人種n愛因斯坦愛因斯坦教學重點 中心法則DNA復制的概念、特點參與復制的主要物質(zhì)及其作用一、中心法則 THE CENTRAL DOGMAThe Central Dogm
2、aThe Central Dogma轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄翻翻 譯譯逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復復 制制M. Temin 二、DNA的復制 DNA REPLICATION DNA雙螺旋結(jié)構模型中的重要知識點？方向相反堿基配對規(guī)則 （A=T GC）1.1.復制復制(replication)(replication) 是指以親代是指以親代DNADNA為模板合成子代為模板合成子代DNADNA的過程。即遺傳物質(zhì)的傳代。的過程。即遺傳物質(zhì)的傳代。復制復制親代親代DNA子代子代DNA2.DNA復制的方式（特征） 半保留復制 半不連續(xù)復制AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGT
3、ACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈母鏈DNA 復制過程中形成的復制過程中形成的復制叉復制叉子代子代DNA 半保留復制半保留復制解鏈方向解鏈方向 半不連續(xù)性復制半不連續(xù)性復制（復制叉）（復制叉）3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 領頭鏈領頭鏈( leading strand )( leading strand ) 隨從鏈隨從鏈 ( lagging strand ) ( lagging strand )岡崎片段岡崎片段（Okazaki fragme
4、nt）n領頭鏈領頭鏈 leading strandleading strand 合成方向與復制叉解鏈合成方向與復制叉解鏈方向方向相同相同，并可，并可連續(xù)連續(xù)合成的子鏈。合成的子鏈。n隨從鏈隨從鏈 lagging strand lagging strand 合成方向與復制叉解鏈合成方向與復制叉解鏈方向方向相反相反，并且是，并且是不連續(xù)不連續(xù)合成的子鏈。合成的子鏈。 n岡崎片段岡崎片段 okazakiokazaki fragment fragment 在在DNA復制過程復制過程中，中，隨從鏈隨從鏈上上初合成初合成的不連續(xù)的的不連續(xù)的DNA片段。片段。n半不連續(xù)性復制半不連續(xù)性復制 在在DNA復制過
5、程中，領頭鏈復制過程中，領頭鏈連續(xù)復制而隨從鏈不連續(xù)復制。連續(xù)復制而隨從鏈不連續(xù)復制。 1）模板(template)：解開成單鏈的DNA母鏈2）底物(substrate)或稱原料：dATP、dGTP、dCTP、dTTP3）引物(primer)：復制需要一小段RNA作引物4）能源：需ATP供能，原料dNTP本身也是高能化合物5）酶和蛋白質(zhì)因子：DNA聚合酶(polymerase)等3.3.參與參與DNADNA復制的物質(zhì)及作用復制的物質(zhì)及作用復復 制制 過過 程程 動動 畫畫 解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引
6、物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶（1 1）解鏈酶（）解鏈酶（helicasehelicase）作用：作用：利用利用ATP供能，解開供能，解開DNA雙鏈雙鏈 消耗消耗 2 2 ATP/ /解開解開 1 1 bp 可隨復制叉的伸展向前移動可隨復制叉的伸展向前移動也稱：也稱：解螺旋酶解螺旋酶（2 2）拓撲異構酶）拓撲異構酶（topoisomerasetopoisomerase，TopoTopo）TopoTopo：拓撲是指物體或圖像作彈性位移拓撲是指物體或圖
7、像作彈性位移而又保持物體不變的性質(zhì)而又保持物體不變的性質(zhì)作用：作用：松馳松馳DNA超螺旋，克服扭結(jié)現(xiàn)象超螺旋，克服扭結(jié)現(xiàn)象解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDD
8、P-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶（2 2）拓撲異構酶）拓撲異構酶（topoisomerasetopoisomerase，TopoTopo）（3 3）單鏈）單鏈DNADNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 (SSB)(SSB)(single strand DNA binding protein)(single strand DNA binding protein)作用：作用：能與能與DNA單鏈可逆的結(jié)合，其作用有二單鏈可逆的結(jié)合，其作用有二解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSB引物酶引
9、物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶也稱：也稱：DNA結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（DNA binding proteinDNA binding protein，DBP)DBP)防止防止DNA復性復性防止防止DNA單鏈單鏈模板被水解模板被水解（4 4）引物酶（）引物酶（primaseprimase）F模板模板 以以DNADNA單鏈為模板單鏈為模板F底物底物 NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）F按按堿基配對原則堿基配對原則 （A = U G C）F按按5
10、 5 3 3 方向方向 解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶作用：作用：復制起始時催化生成復制起始時催化生成RNA引物引物本質(zhì)：本質(zhì)：是一種是一種RNA聚合酶（可以使兩個聚合酶（可以使兩個游離游離的的NTP聚聚合，此不同于催化轉(zhuǎn)錄過程的合，此不同于催化轉(zhuǎn)錄過程的RNA聚合酶）聚合酶） （5 5）（）（6 6）DNADNA聚合酶聚合酶全
11、稱：全稱：依賴依賴DNADNA的的DNADNA聚合酶聚合酶 ( DNA dependent DNA polymerase )( DNA dependent DNA polymerase )簡稱：簡稱：DNA DNA polpol （DDDPDDDP）解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶A. A. KornbergKornberg試管內(nèi)實驗證實試管內(nèi)實驗證實加有加有: :模板、底物、引物模板
12、、底物、引物該酶可催化新鏈該酶可催化新鏈DNADNA生成生成（5 5）（）（6 6）DNADNA聚合酶聚合酶DNA DNA polpol （DDDPDDDP）主要作用：主要作用：5 5 3 3 的聚合活性的聚合活性解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶 dTTP33 A T G C A A T T G C 5 | | | |5 T A C G ppi T（5 5）（）（6 6）DNADNA聚
13、合酶聚合酶機理：機理： 使核苷酸之間生成使核苷酸之間生成3 3 ，5 5 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵主要作用：主要作用： 5 5 3 3 的聚合活性的聚合活性F 模板模板 以以DNADNA單鏈為模板單鏈為模板F 底物底物 dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）F 引物引物 以小片段以小片段RNARNA為引物為引物 注：引物的原料（注：引物的原料（ATP、GTP、CTP、UTP）F 按按堿基配對原則堿基配對原則 （A=T GC）F 按按5 5 3 3 方向方向 在在 RNARNA引物的引物的 3 3 -OH末端上開始逐個添加末端上開始逐個添加dNTP解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲
14、異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶解鏈方向解鏈方向3 5 3 5 3 3 3 領頭鏈領頭鏈( leading strand )( leading strand ) 隨從鏈隨從鏈 ( lagging strand ) ( lagging strand )岡崎片段（岡崎片段（Okazaki fragmentOkazaki fragment）5 3 5 3 5 3 DNADNA聚合反應（新鏈生成）的特點聚合反應（新鏈生成）的特點 需
15、要 模板 n具方向性具方向性 新鏈的延長新鏈的延長 5 5 3 3 n需要需要 引物引物（5 5）（）（6 6）DNADNA聚合酶聚合酶E.coliE.coli大腸桿菌大腸桿菌DNADNA聚合酶的聚合酶的作用作用解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶DNA-DNA-polpol DNA-DNA-polpol DNA-DNA-polpol 分子數(shù)分子數(shù)/ /細胞細胞40040040402020
16、聚合的核苷聚合的核苷酸數(shù)酸數(shù)/ /分鐘分鐘 100010005050150,000150,000（2500bp/2500bp/s s）5 5 33 的聚合的聚合3 3 55 的外切的外切5 5 33 的外切的外切主要作用主要作用切除引物填補空隙切除引物填補空隙校讀校讀損傷修復損傷修復校讀校讀損傷修復損傷修復DNADNA復制復制校讀校讀（7 7）DNADNA連接酶連接酶(DNA (DNA ligaseligase) )作用：作用：消耗消耗ATP，將隨從鏈中相鄰的兩個，將隨從鏈中相鄰的兩個DNA片段連接片段連接起來起來催化催化同一模板同一模板DNA鏈上的鏈上的兩個相鄰兩個相鄰DNA片段的片段的3
17、3端與端與5 5端間形成磷酸二酯鍵，把相鄰的兩段端間形成磷酸二酯鍵，把相鄰的兩段DNA連成完整的鏈連成完整的鏈解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶DNA連接酶連接酶ATPADPHO5POO-O-O353POO-O-O3553起始:形成復制叉replication fork需解決兩個問題 DNADNA解開成單鏈，提供模板解開成單鏈，提供
18、模板 合成合成RNARNA引物，提供引物，提供 3 3 -OH-OH末端末端4.DNA4.DNA復制的過程復制的過程解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSB引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶起始起始延長延長延長延長延長延長終止終止終止終止終止終止Topo引物酶引物酶延長:DNA-pol ( DDDP- )的5 3的聚合活性使核苷酸之間生成3，5磷酸二酯鍵 模板 以DNA單鏈為模板 底物 dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP） 引物 以小片段RNA
19、為引物，在 RNA引物的 3 -OH末端上開始逐個添加dNTP 按堿基配對原則 （A = T G C） 按5 3 方向 4.DNA4.DNA復制的過程復制的過程解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶連接酶起始起始起始起始起始起始延長延長終止終止終止終止終止終止 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3
20、DNA-pol目目 錄錄4.DNA4.DNA復制的過程復制的過程解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSBSSBSSBSSBSSBSSB引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶起始起始起始起始起始起始延長延長延長延長延長延長終止終止5 5 5 DNA-pol OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA連接酶連接酶n終止終止:隨從鏈隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接上不連續(xù)性片段的連接解鏈酶解鏈酶拓撲異構酶拓撲異構酶SSB
21、SSB引物酶引物酶DDDP-DDDP-DDDP-DDDP-連接酶連接酶起始起始延長延長終止終止復復 制制 過過 程程 動動 畫畫 5.5.半保留復制的意義半保留復制的意義保證了物種保證了物種遺傳的穩(wěn)定性遺傳的穩(wěn)定性( (高保真性、保守性高保真性、保守性) )是物種穩(wěn)定的分子基礎，但是物種穩(wěn)定的分子基礎，但不是絕對的不是絕對的。 按半保留復制方式，子代按半保留復制方式，子代DNADNA與親代與親代DNADNA的的堿基序列一致堿基序列一致，即子代保留了親代的，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的穩(wěn)定性。全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的穩(wěn)定性。 過程過程 酶和蛋白酶和蛋白 作用作用 復制的條件復制
22、的條件小結(jié)小結(jié)1 1：E.coliE.coli （原核生物）（原核生物）DNADNA復制復制 過程過程 酶和蛋白酶和蛋白 作用作用 復制的條件復制的條件起始起始延長延長終止終止小結(jié)小結(jié)1 1：E.coliE.coli （原核生物）（原核生物）DNADNA復制復制 過程過程 酶和蛋白酶和蛋白 作用作用 復制的條件復制的條件起始起始解鏈酶解鏈酶 拓撲異構酶拓撲異構酶 SSB(DBP) SSB(DBP) 引物酶引物酶 延長延長DNA-DNA-polpol 終止終止DNA-DNA-polpol DNADNA連接酶連接酶 小結(jié)小結(jié)1 1：E.coliE.coli （原核生物）（原核生物）DNADNA復制
23、復制 過程過程 酶和蛋白酶和蛋白 作用作用 復制的條件復制的條件起始起始解鏈酶解鏈酶 解開解開DNADNA雙鏈雙鏈拓撲異構酶拓撲異構酶 松馳超螺旋松馳超螺旋 SSB(DBP) SSB(DBP) 防止復性防止復性防止被水解防止被水解 引物酶引物酶 合成合成RNARNA引物引物 延長延長DNA-DNA-polpol DNADNA鏈的延伸、校讀鏈的延伸、校讀 終止終止DNA-DNA-polpol 切除引物切除引物,填補空隙填補空隙,校讀校讀 DNADNA連接酶連接酶 連接連接DNADNA片段片段 小結(jié)小結(jié)1 1：E.coliE.coli （原核生物）（原核生物）DNADNA復制復制 過程過程 酶和蛋
24、白酶和蛋白 作用作用 復制的條件復制的條件起始起始解鏈酶解鏈酶 解開解開DNADNA雙鏈雙鏈模板模板 拓撲異構酶拓撲異構酶 松馳超螺旋松馳超螺旋 SSB(DBP) SSB(DBP) 防止復性防止復性防止被水解防止被水解 引物酶引物酶 合成合成RNARNA引物引物 RNARNA引物引物 延長延長DNA-DNA-polpol DNADNA鏈的延伸、校讀鏈的延伸、校讀 底物底物dNTPdNTP 終止終止DNA-DNA-polpol 切除引物切除引物,填補空隙填補空隙,校讀校讀 DNADNA連接酶連接酶 連接連接DNADNA片段片段 能源能源ATP ATP 酶和蛋白酶和蛋白 小結(jié)小結(jié)1 1：E.col
25、iE.coli （原核生物）（原核生物）DNADNA復制復制 過程過程 復制復制 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯概念概念部位部位底物底物主要酶主要酶方向方向過程（模型）過程（模型）意義意義特點特點小結(jié)小結(jié)2 2：歸納與比較：歸納與比較 過程過程 復制復制 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯概念概念DNADNADNADNA部位部位核、線核、線底物底物dNTPdNTP主要酶主要酶DDDPDDDP方向方向5 5 3 3 過程（模型）過程（模型）復制叉復制叉意義意義DNADNA連接酶連接酶 特點特點半保留半保留半不連續(xù)半不連續(xù)小結(jié)小結(jié)2 2：歸納與比較：歸納與比較 基因診斷在法醫(yī)學上的應用：基因診斷在法醫(yī)
26、學上的應用： 物證檢驗物證檢驗 個體識別個體識別 親子鑒定親子鑒定荔枝荔枝DNADNA找到殺人者找到殺人者被害人：被害人：1212歲女孩，死者胃里發(fā)現(xiàn)咖啡色肉絲狀物歲女孩，死者胃里發(fā)現(xiàn)咖啡色肉絲狀物嫌疑人：嫌疑人：家中發(fā)現(xiàn)一些荔枝殼和核家中發(fā)現(xiàn)一些荔枝殼和核植物植物DNADNA檢驗技術：檢驗技術：進行進行DNADNA擴增擴增檢驗，證明肉絲狀物檢驗，證明肉絲狀物（果肉）和外殼呈現(xiàn)相同（果肉）和外殼呈現(xiàn)相同DNADNA譜帶，而市場上隨機購買譜帶，而市場上隨機購買的荔枝卻與前兩者的的荔枝卻與前兩者的DNADNA譜帶不同譜帶不同說明事實：說明事實：兩者兩者DNADNA具有同源性（同一棵樹上結(jié)的果實）具
27、有同源性（同一棵樹上結(jié)的果實）小結(jié)小結(jié)3 3：應用與思考：應用與思考聚合酶鏈反應聚合酶鏈反應PCRPCR（Polymerase Chain ReactionPolymerase Chain Reaction）是一種體外的是一種體外的特異特異DNADNA擴增擴增技術。技術。KaryKary Mullis Mullis于于19851985年發(fā)明，年發(fā)明，19871987年完成自動化操作裝置，年完成自動化操作裝置，19931993年獲諾貝爾化學獎年獲諾貝爾化學獎理論上講，只要存在一分子的理論上講，只要存在一分子的DNADNA，就可最終進行基因檢測，就可最終進行基因檢測實際工作中，一滴血、一根毛發(fā)或一個細胞已足以滿足檢測需實際工作中，一滴血、一根毛發(fā)或一個細胞已足以滿足檢測需要，但首先需進行要，但首先需進行DNADNA擴增擴增，即，即PCRPCR 根據(jù)根據(jù)DNADNA變性與復性及半保留復制的知識，請思考變性與復性及半保留復制的知識，請思考PCRPCR反反應體系應有哪些基本成分？應體系應有哪些基本成分？ 小結(jié)小結(jié)3 3：應用與思考：應用與思考
高中生物 第三章 第3節(jié) DNA的復制課件 新人教版必修2
