【生物】DNA的复制课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

生物学（新人教版）必修2遗传与进化第三章

第3节

DNA的复制学习目标：1、怎样证明DNA是半保留复制的

？2、DNA的复制过程是怎样的

？3、DNA半保留复制对遗传信息稳定传递有什么意义

？沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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。”inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子结构》论文节选碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？问题探讨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的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对再合成互补链。科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。半保留复制全保留复制对DNA复制的推测如何区分亲代和子代的DNA？？提出问题作出假设DNA以什么方式复制？DNA以半保留方式复制（或全保留）如何来证明哪个观点是正确的？关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。(沃森和克里克)同位素标记技术DNA半保留复制的实验证据科学家：

梅塞尔森

和

斯塔尔

材料：大肠杆菌

实验原理：

14N和15N是氮元素的两种稳定同位素，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，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。不同密度的DNA分子应如何区分

？？密度梯度离心技术假说—演绎法14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(轻带）(低密度带)(中带)(中密度带)(重带)(高密度带)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。15NH4Cl繁殖若干代15N/15N-DNA目的？放在14NH4Cl中分裂第二次分裂一次提取DNA离心提取DNA离心DNA复制一次DNA复制第二次得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记大肠杆菌15N/15N-DNA结果？？15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA亲代子一代演绎推理

假设：全保留复制全部位于重带1/2位于轻带1/2位于重带3/4位于轻带1/4位于重带离心离心离心DNA复制一次子二代DNA复制第二次15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N15N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA演绎推理全部位于重带全部位于中带1/2位于轻带1/2位于中带离心离心离心DNA复制一次DNA复制第二次15N/15N14N/

15N14N/14N14N/

15N

假设：半保留复制亲代子一代子二代实验结论：DNA的复

制是半保留复制提出问题作出假说演绎推理实验验证得出结论假说—演绎法可能的复制方式DNA是如何复制的？根据复制方式，预测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

半保留复制半保留复制全保留复制DNA半保留复制的实验证据假说演绎法概念以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程时间真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体；原核细胞：拟核（主要）

病毒：

宿主细胞中细胞分裂前的

间期

（真核）场所DNA复制的过程过程解旋合成互补子链恢复螺旋形成子代DNA条件①模板：②原料：③能量：④酶：亲代DNA的两条母链4种

游离的

脱氧核苷酸主要是线粒体提供ATP解旋酶

（解螺旋，破坏氢键）DNA聚合酶

（形成磷酸二酯键）CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋：

解旋酶可以断开氢键，使DNA的两条链解开。复制过程：CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT（2）合成子链

4种脱氧核苷酸为原料，碱基互补配对原则，

氢键自动合成，不需要酶。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP子链的合成方向是5'端

→3'端DNA聚合酶：将单个的脱氧核苷酸连接到子链上，催化磷酸二酯键合成。（2）合成子链

CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT5'TTACGCGTATATATA5'3'子代DNA均含有原来的一条母链和一条新合成的子链（3）螺旋

成为

子代DNA

半保留复制解旋合成子链恢复双螺旋结构整体过程(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？碱基排列顺序相同

：

a和c，

b和d解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯键氢键

a、d是

子链

解旋酶5’3’DNA聚合酶3’5’5’3’5’3’子链均由5’向3’端进行延伸解旋酶使氢键断开，两条链解开连接单个的脱氧核苷酸形成磷酸二酯键断开氢键的方式：解旋酶加热等DNA聚合酶DNA聚合酶简单的过程过程边解旋边复制

(从过程上看)半保留复制(从结果上看)形成两个完全相同的DNA分子特点结果方向子链延伸：DNA复制的过程真核生物：原核生物：多起点双向复制单起点双向复制（起点和方向）5'端→3'端意义将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。准确复制的原因(1)独特的双螺旋结构提供了精确的模板。(2)通过碱基互补配对保证了复制准确地进行。氢键解旋真核原核画出

一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程：

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，链也是

条两

21222315N15N14N14N半保留复制两

亲代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N21222315N15N14N14N假如：全保留复制以一个DNA分子为例一个DNA分子经n次复制后，则①子代DNA分子数：②含15N的DNA分子数：④不含15N的DNA分子数：2n个2个2n-2个⑤含15N的DNA分子数与子代DNA分子数之比为：2/2n③只含15N的DNA分子数：

0个DNA复制中的有关计算，以亲代被15N标记为例：①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：②15N脱氧核苷酸链数：③新合成的脱氧核苷酸链数：

2n乘以2=2n+1条2条2n+1-2条一个DNA分子经n次复制后，则一个DNA，有2条链m×（2n-1）（1）则经过n次复制共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个数为：（2）第n次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个数为：m（2n-2n-1）

=m

×2n-1若某DNA分子含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则注意：“复制了n次”和“第n次复制”

碱基是“对”和“个”

“DNA分子数”和“链数”

“含”和“只含”１、含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是２、含15N链占全部DNA单链的比例是３、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是４、只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是５、含14N链占全部DNA单链的比例是1/41/813/47/8练习：

用15N标记的一个DNA分子,放在含有14N的培养基中复制三次，则子代中，课本p561.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。（1）DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。（

）（2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成。

（

）