【生物】DNA分子的复制课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第3节：DNA的复制一、DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）1.提出问题:DNA以什么方式复制？2.作出假设

假说一：全保留复制

假说二：半保留复制（沃森和克里克）Q1:若要探究DNA是哪种复制方式，关键思路是什么？区分亲代和子代DNA)DNA是肉眼看不可见的，如何做区分亲代和子代的DNA呢？梅塞尔森斯塔尔1958年同位素标记技术大肠杆菌（繁殖快，20min一代）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。一、DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(轻带)(中带)(重带)密度梯度离心技术利用离心技术可以在试管中区分含有不同质量N元素的DNA。一、DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）1、如何让亲代DNA获得15N标记？2、如何让子代DNA获得14N标记？将大肠杆菌放入含有15NH4Cl的培养液中培养若干代。将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4Cl的培养液中P。第一代会出现的结果是如果DNA复制是全保留复制第二代会出现的结果是15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA密度低高15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA提取DNA离心提取DNA离心提取DNA离心一、DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）3.演绎推理

重带轻带重带轻带重带亲代第一代会出现的结果是如果DNA复制是半保留复制第二代会出现的结果是14N/15N-DNA15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA14N/15N-DNA提取DNA离心密度低高15N/15N-DNA提取DNA离心14N/15N-DNA14N/15N-DNA提取DNA离心14N/15N-DNA14N/14N-DNA亲代一、DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）3.演绎推理

重带中带轻带中带4.实验验证15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA重中轻中结果与半保留复制假说吻合假说成立实验过程实验结果一、DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）——同位素标记法+密度梯度离心5.得出结论：DNA的复制方式是半保留复制知识小结

提出问题作出假设得出结论演绎推理实验验证假说演绎法DNA是如何复制的？推测可能的复制方式半保留复制全保留复制预测两种复制模式下得到的子代DNA的可能情况及可能的实验结果。实验结果与半保留复制的预期相符。DNA分子复制的方式是半保留复制。上述方法的研究对象是原核细胞的DNA复制，原核生物DNA含量少，容易从细胞中提取。研究真核生物的DNA复制可以采用上述方法研究吗？为什么？

BrdU(5-溴尿嘧啶)可以用代替碱基T与碱基A进行互补配对。

若DNA中含有T，则染色（单）体经吉姆萨染色为深色；

若DNA中只含有BrdU，则染色（单）体经吉姆萨染色为浅色。DNA染色体中含有T第一次有丝分裂中期第二次有丝分裂中期置于不含T，但含BrdU的培养基培养置于不含T，但含BrdU的培养基培养深色深色深色深色浅色深色浅色一、DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）

1.概念：以

分子为模板合成子代DNA分子的过程。

2.场所：主要在

中，但在拟核、线粒体、叶绿体中也进行。

3.时间：有丝分裂

和减数

。模板：

。原料：

。能量：

。酶：

。

5.复制过程：

→

→

。

6.精确复制的原因：①DNA的

结构提供精确模板;②

原则保证了复制的准确进行。

7.特点：

复制和

。

8.意义：亲代DNA细胞核间期第Ⅰ次分裂前的间期双螺旋碱基互补配对半保留边解旋边复制二、DNA分子复制的过程（P55-56）4.条件：DNA的两条母链游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T）

ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等

解旋合成子链重新螺旋将遗传信息从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。二DNA复制的过程在ATP的驱动下，解旋酶将氢键断裂使DNA部分双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋DNA复制的过程以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则,合成与与母链互补的子链。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键（不需酶）（2）合成子链DNA复制的过程在DNA聚合酶催化下单个的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP（2）合成子链DNA复制的过程方向：子链从5’→3’双向复制形成磷酸二酯键CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。（3）重新螺旋DNA复制的过程新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游离的脱氧核苷酸解旋：合成子链：重新螺旋：细胞提供ATP需要解旋酶的作用结果：氢键断裂，双链打开解开的每一条母链四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等碱基互补配对原则5′端→3′端每条新链和对应的模板链盘绕成双螺旋结构方向：原则：酶：原料：模板：过程与条件（断裂氢键）（形成磷酸二酯键）DNA复制的过程TCTTGCTCAGAACGAGAGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+①2条母链碱基顺序是什么关系？②2条子链碱基顺序是什么关系？③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？互补互补相同1个DNA分子形成2个完全相同的DNA分子结果：原核生物DNA复制单起点双向复制多起点双向复制真核生物和原核生物DNA复制的区别使得复制能在较短时间内完成真核生物DNA复制复制泡1．如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中哪个部位？(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链碱基排列顺序相同？a和c，b和d的碱基排列顺序相同。解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯键氢键【提升练习】亲代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N复制1次复制2次复制3次248=21=22=23三DNA分子复制的计算若将双链均被15N标记的DNA置于含14N的培养基中连续复制n代，分析其结果：亲代第1代第2代第3代第n代……复制n次(1)子代DNA分子数为

个。①含15N的DNA分子数为

个。②只含14N的DNA分子数为

个。③含14N的DNA有

个。(2)子代脱氧核苷酸链数为

条。①含15N的脱氧核苷酸链数为

条。②含14N的脱氧核苷酸链数为

条。2(2n-2)2n2(2n+1-2)2n2n+1例：将15N标记的DNA分子放在

14N

的培养基上培养，经过3次复制，在所形成的子代DNA中，含15N

的DNA占总数的比例和含15N的脱氧核苷酸链占总数的比例各为（）和（

）

A．1/16

B．l／8

C．1／4

D．1／2①子一代②子二代亲代①③子三代CB若将双链均被15N标记的DNA置于含14N的培养基中连续复制n代，分析其结果：亲代第1代第2代第3代第n代……复制n次(3)DNA复制时消耗脱氧核苷酸数的计算方法①若亲代DNA分子中含有某种碱基m个，则经n次复制后需游离的该碱基为：m2n-1m(2n-1)②若亲代DNA分子中含有某种碱基m个，则第n次复制时需游离的该碱基为：14N复制第二次分裂第二次分裂用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子一次有丝分裂分裂形成2个子细胞，每个细胞中的每条染色体均带有标记3414N复制11’22’14N复制33’44’12’1’23’4’1、有丝分裂：四、DNA复制与染色体标记问题15N标记14N标记二次有丝分裂①②③④①②组合有

个子细胞带有标记①④组合有

个子细胞带有标记③④组合有

个子细胞带有标记2341、有丝分裂：四、DNA复制与染色体标记问题如果细胞内有20条染色体，经有丝分裂产生4个子细胞中被标记的染色体最多（或最少）有多少条？①②③④0~20