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

生物（人教版）第三章基因的本质第3节DNA的复制

亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。为什么这样像？何谓DNA的复制？所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA→2DNA。沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“值得注意的是，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的机制。”

《核酸的分子结构》论文节选讨论1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的实验证据之上。问题探讨◆提出者：沃森和克里克◆假说内容1.DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。2.解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。3.新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称作半保留复制。假说一：半保留复制一、对DNA复制的推测—作出假说对DNA复制的推测对DNA复制的推测假说二：全保留复制新复制的子代DNA分子直接形成，完全没有旧的部分。假说三：分散复制亲代DNA分子将断裂成短片段，以这些亲本短片段为模板合成同样长短的新的DNA片段，再将这些新旧片段混合连接，形成完整的全长DNA分子。对DNA复制的推测—演绎推理15N15N15N15N15N15N半保留复制全保留复制分散复制1/2轻带DNA重带DNA1/2重带DNA3/4轻带DNA1/4重带DNA重带DNA中带DNA1/2轻带DNA1/2中带DNA重带DNA中带DNA中带DNA亲代子一代子二代DNA半保留复制的实验证据

1.实验材料：大肠杆菌2.实验方法：同位素标记法、密度梯度离心技术3.实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，它们的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。密度低密度高重带中带轻带梅塞尔森和斯塔尔4.实验思路:将DNA是15N标记的大肠杆菌，培养在含14N的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行离心，观察离心后试管中DNA的位置。15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:细胞再

分裂一次15N15N转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心排除DNA的复制是全保留复制排除DNA的复制是分散复制14N复制14N复制：DNA的复制方式是半保留复制实验结论对DNA复制的推测—实验验证将大肠杆菌放在15NH4Cl培养液生长繁殖若干代DNA的两条链都被15N标记15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA分析问题作出假说根据假说演绎推理进行实验验证假说观察现象提出问题分析结果得出结论证明DNA半保留复制方式的科学方法：假说——演绎法观察到DNA结构，提出DNA是如何复制的?提出DNA可能的复制方式假说：半保留复制、全保留复制、分散复制。推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果.进行证明DNA半保留复制的实验DNA的复制是以半保留的方式进行的。1.沃森和克里克证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。(

)2.证明DNA半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技术。(

)3.DNA半保留复制的证明过程使用了假说－演绎法。(

)×正误判断√√4、细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()A．子一代DNA应为②

B．子二代DNA应为①C．子三代DNA应为④ D．亲代的DNA应为⑤C5.以含有31P标志的大肠杆菌放入32P的培养液中，培养2代。离心结果如右：⑴、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0

、G1

、G2

。

ABD⑵、G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是

。⑶、图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：

，

。0:2:231P31P和32P拓展延伸二、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第一步：解旋第一步：解旋（1）配对（2）连接第二步：合成子链母链第三步：复旋子链第三步：复旋解旋：复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。形成子代DNA：同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。

1、概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程3、时间:有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成（真核生物）2、场所:主要是细胞核，其次在线粒体、叶绿体（真核生物）4、条件:模板原料酶能量DNA分子的两条母链细胞中4种游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP直接提供

9、结果:7、特点:①边解旋边复制②半保留复制8、原则：碱基互补配对原则1个DNA分子→两个完全相同的DNA分子5、过程:解旋合成子链复旋124……2n10、方式：半保留复制6、复制方向：新链的延伸方向只能是5’-端到3’-端(从过程上看)(从结果上看)

DNA分子内氢键是复制时自动形成的,不需要酶1．蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行上图所示的DNA分子的复制？2.画出染色体中DNA复制结果。（要画出染色体及体现DNA半保留复制的特点）3.说明上述复制形成的两个DNA分开的时期及分开的原因。深度思考DNA分子复制的过程分析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，哪些链的碱基排列顺序是相同的？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2．已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的效率一般为50～100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因是什么？说明什么？DNA复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制(2)真核生物：多起点分段复制、双向复制在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。【资料】DNA平均每复制109个碱基对才会产生一个错误。①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。1.如何保证复制具有如此高的准确性？2.DNA进行高精确性的自我复制有何意义？4.DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同()5.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制()6.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链()7.真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中()8.解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键()×正误判断××××亲代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N无论DNA复制多少次，含有15N-DNA分子永远只有个两

212223三、半保留复制的有关计算亲代DNA分子经n次复制后，则①子代DNA分子数：②含亲代母链的DNA分子数：④不含亲代母链的DNA分子数：2n个2个2n-2个⑤含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之比为：2/2n③只含亲代母链的DNA分子数：0个亲代DNA分子经n次复制后，则①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：②亲代脱氧核苷酸链数：③新合成的脱氧核苷酸链数：

2n+1条2条2n+1-2条若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则m（2n-1）（1）则经过n次复制共需要消耗该脱氧核苷酸个数为：（2）第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为：m

×2n-11.一个有15N标记的DNA分子放在没有标记的环境中培养,复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的:A.1/10B.1/5

C.1/16D.1/322.1个DNA分子经过4次复制,形成16个DNA分子,其中不含亲代母链的DNA分子为:A.2个B.8个

C.14个D.32个C

C

3.一个有15N标记的DNA分子放在没有标记的环境中培养,复制5次后,DNA分子中脱氧核苷酸链数（）不含15N的脱氧核苷酸链数（）含15N的脱氧核苷酸链占不含15N的脱氧核苷酸链的比为多少？（）641/31624.已知一条完全被15N标记的DNA分子在只含14N的培养基中复制n次后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为15∶1，则n是(

)

A．2

B．3C．4D．5

D5.若某个DNA分子含1000个碱基，其中G占26%，此DNA分子经三次复制，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数()在第三次复制过程中需消耗()个胞嘧啶脱氧核苷酸。10401680解析：G=C=1000*26%=260个，A=T=（1000-260*2）/2=240总T=240*(23-1)=1680第三次需要C=260*（23-1）=10406.

一个不含放射性元素的噬菌体，在脱氧核苷酸被32P标记及氨基酸被15N标记的细菌内，连续繁殖三代，子代噬菌体中含有32P和15N的噬菌体分别占子代噬菌体总数的百分数为()A.100％、100％B.25％、50％C.50％、50%D.25％、0A7.[2016年新课标I卷，T29]将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为______,原因是一个含有32P标记的双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记。

2/nC9.一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是()

A．该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个

B．第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸

C．复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶8

D．复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶4习题巩固该DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，则腺嘌呤数目为100×2×20%＝40(个)，根据碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，故该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是（100×2－40×2）/2＝60(个)，A正确；第三次复制DNA分子数由4个变为8个，增加4个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸60×4＝240(个)，B正确；复制3次后，共得到8个DNA分子，16条DNA单链，其中只有2条单链含32P，含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7，C错误；由于DNA的复制为半保留复制，子代DNA均含31P，其中有2个DNA分子含32P，所以子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶4，D正确。解析：C能量解旋两条螺旋的双链脱氧核苷酸DNA聚合酶双螺旋结构小结：DNA复制过程1958年，赫伯特泰勒用蚕豆(2N=12)根尖细胞作为实验材料，证明了真核细胞染色体DNA的复制也符合半保留复制模型。他先用放射性同位素3H标记细胞染色体DNA(标记双链)，然后让细胞在不含3H的培养液中进行有丝分裂，经放射自显影显示实验结果。拓展

实验验证—利用真核生物为实验材料问题①:在第1细胞周期的中期染色体中，每个染色体的2条单体被标记的情况如何？在第1周期的中期染色体中，每个染色体的2条单体都被标记。问题②:第2细胞周期的中期染色体中，每个染色体的2条单体被标记的情况如何？第2周期的中期染色体中，每个染色体仅1条单体被标记。DNA复制与有丝分裂中的染色体标记问题用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA；用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体