3.4《基因是有遗传效应的DNA片段》课件14 姜微微.ppt

1、2001年2月2日，杭州西湖区西溪路某公司附近发生一起杀人分尸案。现场只发现了两块非常细小的尸块，此外并未留下任何痕迹。由于获得的DNA片段过少,未能证实这两块尸块到底是不是同一人的。,在本案中, PCR仪器起到了什么作用？,技术人员DNA片段送到刑侦支队利用一种叫PCR的仪器获得了大量的DNA系列。这为后来的鉴定和同一认定开启了大门。8天后，凶犯杨某被抓获归案。,使DNA进行大量复制,第三节 DNA的复制,沃森和克里克假设，DNA复制是一种 复制,一、对DNA复制方式的探究,全保留复制,半保留复制,弥散复制,（一）提出问题,DNA的复制方式怎样?,（二）作出假设,半保留,问题1:DNA肉眼看

2、不见,在实验中应该怎样直观地区分母链和新合成的子链？,预测1:如果DNA是半保留复制，复制后得到的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的?,可以利用同位素(具放射性)标记的方法,（三）演绎推理,预测2:如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境中进行培养，试分析亲代、子一代、子二代DNA中N元素的分布。（含15N的链请用红色表示，含14N的链请用蓝色表示）,预测1:如果DNA是半保留复制，复制后得到的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的?,（三）演绎推理,15N/14N-DNA (全部),15N/14N-DNA(1/2),14N/14N-DNA(1/2),15N/15N-DNA (全部)

3、,预测2:如果亲代DNA是含15N的，放在含14N的环境中进行培养，试分析亲代、子一代、子二代DNA中N元素的分布。（含15N的链请用红色表示，含14N的链请用蓝色表示）,子代DNA分子1母链1子链,（三）演绎推理,问题2: 事实上,复制后的DNA分子通常是随机混合在一起的，怎样才能验证上面的推测是否正确？,15N/14N-DNA (全部),15N/14N-DNA(1/2),14N/14N-DNA(1/2),15N/15N-DNA (全部),可以通过离心使其发生分层 (同位素质量不同,15N质量大于14N),复制前,复制后,预测3:如果对亲代、子一代、子二代的DNA都分别进行离心，会分别出现什

4、么结果？,（三）演绎推理,【学生活动：用阴影带表示离心的结果】,15N/15N-DNA (全部),15N/14N-DNA (全部),15N/14N-DNA(1/2),14N/14N-DNA(1/2),预测3:如果对亲代、子一代、子二代的DNA都分别进行离心，其结果有什么不同？,15N/15N-DNA重带,预测3:如果对亲代、子一代、子二代的DNA都分别进行离心，其结果有什么不同？,15N/15N-DNA重带,15N/14N-DNA中带,15N/14N-DNA中带,14N/14N-DNA 轻带,（三）演绎推理,重带,子一代： 中带,子二代： 轻、中带,（四）验证推理,材料：,方法：,过程与结果:

5、,大肠杆菌,同位素示踪法,（密度梯度离心）, 培 养,提取，离心, 培 养, 逐代 提取， 离心,结果验证了：,DNA半保留复制,作出假设,演绎推理,验证推理 得出结论,【小结】,（三）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象,（四）通过实验进行验证,（一）DNA的复制方式怎样?,提出问题,二、 DNA复制的过程,（一）DNA复制的概念,步骤1：1956年，美国生物化学家康贝格在试管中，将大肠杆菌中提取出的解旋酶、DNA聚合酶等酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。 结果：不能合成DNA分子,步骤2：康贝格在上述试管中加入了少量DNA分子作为引子,并加入ATP，培养在适宜温度

6、条件下，一段时间后，测定其中DNA的含量。 结果：试管中的DNA的含量增加。,由此可以推测:DNA的复制至少需要哪些条件?,、原料（游离的种脱氧核苷酸）,、模板（亲代DNA两条解开的单链）（母链）,、酶（解旋酶、DNA聚合酶等有关的酶）,、能量,（二）DNA半保留复制的条件,（三）DNA半保留复制的过程,思考: (1)复制开始时，DNA的结构会发生什么变化？ (2)先解螺旋再复制,还是边解旋边复制? (3)子链形成后，与相同的还是互补的母链形成新的DNA分子？,（三）DNA半保留复制的过程,解旋,母链,碱基互补,两个新DNA, 盘绕螺旋,_链,_链,子,母,（四）DNA半保留复制的特点,1、

7、解旋 复制,2 、 保留复制 （子链与 的母链形成新DNA分子）,边 边,半,互补, 盘绕螺旋,问题2：为了获知细胞复制的时期，科学家通过生化分析得知，细胞分裂间期细胞中脱氧核苷酸含量开始时很低，不久急剧增加，以后又逐渐降低到初始水平。随着脱氧核苷酸含量的动态变化，DNA聚合酶的活性显著增高。这说明什么问题？,（五）DNA半保留复制过程的再探究,2、DNA复制发生在细胞分裂 期,问题1：为了获知细胞复制的场所，将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养液中,一段时间后, 在细胞核中首先发现有标记的DNA分子。这说明什么问题？,1、DNA复制的场所主要在_,间,细胞核,问题3：研究表明，DNA的复制总

8、能准确无误地进行，其复制过程中出错的概率仅为1/20000。你认为DNA能够准确复制最关键的因素是什么？,问题4：女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子达36mm，DNA复制速度约为4m/min (1mm=1000m) ，但复制过程仅需40min左右即完成。试分析其可能的原因。,4、 复制,（五）DNA半保留复制过程的再探究,多起点,（六）DNA复制过程的意义,变通：亲代母链与子代DNA链数之比为： 含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之比为：,规律1：亲代DNA复制n代后，DNA分子数为，含亲代母链的DNA分子数为，不含亲代母链的DNA分子数为,1/2n,2/ 2n,2n,2个,2n2,【

9、典例训练】(2012威海模拟)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制四次。其结果不可能是( ) A.含有15N的DNA分子占1/8 B.含有14N的DNA分子占7/8 C.消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D.产生了16个DNA分子,【变式备选】在一个密闭的容器里，用含有同位素13C的脱氧核苷酸合成一个DNA分子，然后加入普通的含12C的脱氧核苷酸，经n次复制后，所得DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含13C的脱氧核苷酸链数之比是( ) A.2n1 B.(2n-2)n C.(2n-1)1 D.(2n-2)2,3.某一DNA

10、片段由500对碱基组成，G+C占碱基总数的44%，若该DNA片段连续复制3次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为( ) A.1120 B.840 C.560 D.1960,4.一个用15N标记的DNA分子含100个碱基对，其中腺嘌呤40个，在不含15N的培养基中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为71，复制过程共需游离的胞嘧啶为m个，则n、 m分别是( ) A.3、900 B.3、420 C.4、420 D.4、900,共,第四次复制时，需要 胞嘧啶？,480,实验一：,实验二：,实验三：,实验一：,实验二：,(1)实验一、实验二的作用是_。

11、,对照作用,实验三：,(2)从实验三结果C、D看DNA复制_ (是，不是) 半保留复制。 (3)如果实验三的结果都为F，据此可判断DNA分子的复制 方式_ (是，不是)半保留复制。,是,不是,实验三：,(4)如果DNA的复制方式是半保留复制，若某次实验的结果中，结 果C比以往实验结果所呈现的带略宽，可能的原因是新合成 DNA单链中的N尚有少部分为_。 (5)如果DNA的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度 带的数量和位置_，宽度不同的是_带。,15N,相同,轻,第四节 基因是有遗传效应的DNA片段,1条染色体 1个DNA,1条染色体 2个 DNA,DNA是染色体的组成成分, 染色体是

12、DNA的载体,DNA与染色体的关系,基因与染色体的关系,基因在染色体上， 一条染色体上有多个基因,基因、染色体、DNA、性状的关系,1条染色体 1或2个DNA,基因,？,多个,？,性状,资料分析,资料一： 大肠杆菌DNA碱基对：4.7106 基因碱基对：4.4106,基因碱基总数小于DNA碱基总数,结论,人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子，24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，共有基因数约为3万个，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。,资料三,结论:,一个DNA上含有多个基因， 基因是DNA的片断

13、。,图B：正常光线（左）及紫外线照射下（右）的4只小鼠，其中3号小鼠为对照组，第1、2、4号小鼠转入了绿色荧光基因,图A：发出绿色荧光的海蜇 海蜇的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段绿色荧光基因,资料二,结论:,海蛰中的绿色荧光基因在小鼠中表达,近来科学研究发现,小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关,具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠,吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组的小鼠变得十分肥胖,而实验鼠体重维持正常。,结论:,基因控制性状的表达,资料四,上述资料分析总结基因与DNA的关系,基因的定义：是有遗传效应的DNA片段。,遗传效应:对蛋白质的合成有直接或间接的影响。,基因,遗传信息,DNA分子为什么能储存大量的遗传信息？,DNA,探究思路 1、假设17个碱基对的脱氧核苷酸组成一个基因，那么17个碱基对可以排列出多少种基因？,417,思考书本P57讨论,遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中；指基因的脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序。 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性；而碱基的特定排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性； DNA分子的多样性与特异性是生物多样性和特异性的物质基础。,总结,遗传信息,染色体,脱氧核苷酸,基因,DNA,染色体是DNA的载体,每个染色体上有1个或2个DNA,基因是有遗传效应的DNA片段,每个DNA