【课件】3.3DNA的复制课件-高一下学期生物人教版2019必修2

1、DNA的复制第3节第三章 基因的本质1、怎么证明DNA是半保留复制的？2、DNA的复制过程是怎样的？3、DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义？本节聚焦生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何如何“多出一份多出一份”来传递给子代？来传递给子代？问题探讨沃森和克里克在发表沃森和克里克在发表DNADNA双螺旋结构的双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：那篇著作短文的结尾处写道：“值得注意值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方的是，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

2、式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制的机制” ” 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 spec

3、ific 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.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？暗示暗示DN

4、ADNA的复制可能要先解开的复制可能要先解开DNADNA双螺旋的两条链双螺旋的两条链，通过，通过碱基互补配对合成互补链碱基互补配对合成互补链科学方法：假说-演绎法作出假说演绎推理实验验证得出结论提出问题1 1、DNADNA的是如何复制的的是如何复制的? ?2 2、推测可能的复制、推测可能的复制方式方式3 3、根据复制模式，预测实验、根据复制模式，预测实验结果结果4 4、实验、得出结论、验证假说、实验、得出结论、验证假说一、DNA复制的推测（作出假说）半保留复制全保留复制新复制新复制出的出的分子直接分子直接形成，形成，完全没完全没有旧的有旧的部分部分形成的形成的分子一半分子一半是新是新的，一半是

5、旧的的，一半是旧的二、DNA复制模式的演绎推理半保留复制全保留复制子一代子一代子二代子二代亲亲 代代首要任务：如何区分亲代和子代的DNA？二、DNA复制模式的演绎推理 思考 如何在实验中直观区分母链和子链？同位素示踪技术15N 资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，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？密度梯度离心利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA；二、DNA复制模式的演绎推理1.实验者：2.实验材料：3.实验方法 ：美国生物学家美国生物学家梅塞尔森梅塞尔森和和斯塔尔斯塔尔大肠杆菌（繁殖快，

6、大肠杆菌（繁殖快，20min20min一代）一代）同位素标记技术同位素标记技术4.实验过程 ： 让大肠杆菌在含让大肠杆菌在含1515N NH H4 4ClCl的培养液中生长若干代的培养液中生长若干代二、DNA复制模式的演绎推理细胞分裂一次细胞分裂一次1515N N/ /1414N-DNAN-DNA提取提取DNADNA离心离心1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N N/ /1414N-DNAN-DNA转移到含转移到含1414N NH H4 4CICI中中密度密度低低高高提取提取DNADNA离心离心提取提取DNADNA离心离心第一代

7、第一代第二代第二代1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1515N N/ /1414N-DNAN-DNA1414N N1414N N1414N N如果如果DNADNA复制复制为为半保留复制半保留复制第一代会出现第一代会出现的结果是的结果是第二代会出现第二代会出现的结果是的结果是1515N N/ /1414N-DNAN-DNA1515N N/ /1414N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA二、DNA复制模式的演绎推理细胞分裂一次细胞分裂一次提取提取DNADNA离心离心1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1414N/N/1414N-DNAN-D

8、NA1515N N/ /1515N N-DNA-DNA转移到含转移到含1414NHNH4 4CICI中中密度密度低低高高提取提取DNADNA离心离心提取提取DNADNA离心离心第一代第一代第二代第二代1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1414N N1414N N1414N N1414N/N/1414N-DNAN-DNA如果如果DNADNA复制复制为为全全保留复制保留复制第一代会出现第一代会出现的结果是的结果是第二代会出现第二代会出现的结果是的结果是1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1515N/N/1515N N-DNA

9、-DNA1515N/N/1515N N-DNA-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA三、DNA复制模式的实验检验(1)立即取出，提取DNA离心全部重带(2)繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带(3)繁殖两代后取出，提取DNA离心1/2轻带、1/2中带实验结论：实验结论：DNA的复制方式为半保留复制的复制方式为半保留复制思考分子总数_只含15N的分子_含15N 14N的分子_只含14N的分子_含14N的分子_脱氧核苷酸链总数_含15N的链为_含14N的链为_2n022n-22n+122n+1-22n已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n

10、代,其结果如下，回答下列问题DNA复制的过程有丝分裂有丝分裂的间期和的间期和减数第一次分裂前减数第一次分裂前的的间期间期,随着随着染色体的复制而染色体的复制而完成完成2、时间：、时间：3、场所、场所:真核生物：真核生物：1、概念：、概念： 指以亲代指以亲代DNA的两条链为模板合成子代的两条链为模板合成子代DNA的过程。的过程。原核生物：原核生物：细胞核（主要）细胞核（主要）拟核、细胞质（质粒）拟核、细胞质（质粒）病毒：病毒：宿主细胞内宿主细胞内DNA复制的过程思考：思考：1.1.DNA复制需要哪些基本条件？复制需要哪些基本条件？2.2.复制过程有何主要特点？复制过程有何主要特点？3.复制形成的

11、子代复制形成的子代DNA和亲代和亲代DNA有有何关系？何关系？DNA复制的过程解旋：解旋：在在ATP的的驱动下，驱动下，解旋酶解旋酶将将DNA双螺旋的两条链解开。双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA35CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ATP解旋酶解旋酶DNA复制的过程合成子链：以合成子链：以每一条母链每一条母链为模板，以游离的将为模板，以游离的将4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸为原料，按为原料，按照照碱基互补配对原则碱基互

12、补配对原则，在，在DNA聚合酶聚合酶的作用下合成与母链互补的的作用下合成与母链互补的1条子链条子链CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键形成氢键DNA复制的过程合成子链：以合成子链：以每一条母链每一条母链为模板，以游离的将为模板，以游离的将4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸为原料，按为原料，按照照碱基互补配对原则碱基互补配对原则，在，在DNA聚合酶聚合酶的作用下合成与母链互补的的作用下合成与母链互补的1条子链条子链CCGTAGTATACGGCTAGC

13、CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶聚合酶53TATGCATGATCGAGCTT53ATPATP合成合成方向方向： 子链的子链的5端端 3端端形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键DNA复制的过程（3）复旋：）复旋：每条新链与其对应的模板链盘绕每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋成双螺旋结构。结构。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA35ACGCAAGCTAGTCATTATA

14、TGCATGATCGAGCTT53TAGCCGTATAGCCGATAT35TTACGCGTATATATA53DNA复制的过程（3）复旋：）复旋：每条新链与其对应的模板链盘绕每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋成双螺旋结构。结构。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT53TAGCCGTATAGCCGATAT35TTACGCGTATATATA53解旋解旋在能量驱动下，在能量驱动下，解旋酶将解旋酶将DNADNA双螺旋解开双螺旋解开合成子链合成子链DNADNA

15、聚合酶聚合酶以解开的每一条母链为模以解开的每一条母链为模板，以游离的板，以游离的4 4种脱氧核种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链母链互补的一条子链复旋复旋随着解旋进行，子链不断延伸，每条随着解旋进行，子链不断延伸，每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构DNA复制的过程DNA复制的过程5、条件条件:6、原则、原则:7、特点、特点:能量能量亲代亲代DNA的两条链的两条链4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸解旋酶，解旋酶，DNA聚合酶等聚合酶等ATP边解旋边复制边解旋边复制 (

16、从过程上看从过程上看)半保留复制半保留复制 (从结果上看从结果上看) 模板模板原料原料酶酶 碱基互补配对原则碱基互补配对原则加快复制速度，减少加快复制速度，减少DNA突变可能突变可能保证了复制的准确进行保证了复制的准确进行从子链的从子链的5 端向端向 3 端延伸端延伸8、方向、方向:DNA复制的过程10、意义、意义: DNA通过复制，将遗传通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。保持了遗传信息的连续性。9、DNA准确复制的原因准确复制的原因DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。碱基具

17、有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。DNA复制的相关计算亲代亲代DNADNA分子分子复制复制1 1次次复制复制2 2次次复制复制3 3次次22223复制复制n n次次2n无论无论DNA复制多少次，含有母链的复制多少次，含有母链的DNA分子永远只有两条分子永远只有两条DNA复制的相关计算1.亲代DNA分子经 n 次复制后，则子代DNA分子数：含15N的DNA分子数：不含15N的DNA分子数：2n个2个2n-2个例：一个DNA被15N标记的大肠杆菌，在只含14N的培养液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有_个，不含15N的DNA分子

18、有_个，含有14N的DNA分子有_个，不含14N的DNA分子有_个，只含有14N的DNA分子有_个。2680615N和14N的条数分别是： 2条2（2n-1）条DNA复制的相关计算2.脱氧核苷酸链数：子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：亲代脱氧核苷酸链数：新合成的脱氧核苷酸链数： 2n+122n+1-2DNA复制的相关计算3.消耗的脱氧核苷酸数（1）若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制后需要消耗该脱氧核苷酸个数为： m（ 2n-1）C：400个C：400个C：400个400个400个400个400个亲代中c：400个F1：2个400个F2：22个400个F3：23个400个（2）在第n次复制时，需消耗游离的该种脱氧核苷酸数为： m 2n-1Fn：2n个个400个个即时训练1.一个有m个碱基对的DNA分子，其中含有腺嘌呤脱氧核苷酸a个。求： 1）复制n次，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷酸； 2）第n次复制，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷酸。解： 1） A=T=a G=C=(2m-2a)/2=m-a (2