3.3 DNA的复制课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

课前记忆 1.格里菲思的结论：结论：已加热杀死的S型菌体内存在 “转化因子”，能使无毒的R型活细菌转化为有毒的S型活细菌。 2.艾弗里的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是转化因子。 3.T2噬菌体侵染大肠杆菌过程： 吸附→注入→复制（生物合成）→组装→释放 4.如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？ 先用35S或32P的培养基培养大肠杆菌，再用大肠杆菌培养噬菌体。 5.赫尔希和蔡斯的实验结论：DNA是噬菌体的遗传物质 6.DNA的中文名称：脱氧核酸，组成元素：CHONP，基本组成单位：脱氧核糖核苷酸，结构组成：磷酸、脱氧核糖、四种碱基（AGCT） 7. DNA分子的结构特点（课本P50）重要 （1）DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构 （2）脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧 （3）碱基之间通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则, A一定与T配对；G一定与C配对 探究学习 DNA的复制 活动二、DNA通过半保留方式进行复制 ①DNA通过半保留方式进行复制（场所、条件、过程、特点、结果、意义） ②DNA复制的起点和方向 活动一、运用假说—演绎法探究DNA的复制方式。 ①半保留复制、全保留复制 ②证明DNA半保留复制的实验 活动三、DNA复制的相关计算 1.复制机制可能是怎样的？ 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合成互补链。 2.为什么用“可能”？ 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证据之上。 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” 问题探讨 1.1科学的研究方法 （二）推测可能的复制方式 （三）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 （四）完成实验 （一）DNA的是如何复制的? 半保留复制 全保留复制 假说—演绎法 提出问题 作出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的 关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。 科学家：梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl） 实验材料：大肠杆菌 科学技术：同位素标记法（15N无放射性）、密度梯度离心法 二、 DNA半保留复制的实验证据（假说演绎法） 14N/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA (轻带) (中带) (重带) 1.3 DNA半保留复制的实验证据 密度梯度离心技术 半保留复制 分裂一次 再分裂一次 15N/ 15N -DNA 15N/ 14N -DNA 15N/ 14N -DNA 15N/ 14N -DNA 15N/ 14N -DNA 14N/ 14N -DNA 14N/ 14N -DNA 14N 14N 14N + + 1.3 DNA半保留复制的实验证据 2.若DNA复制的方式是全保留复制，请你预期实验结果。 大肠杆菌 DNA在离心管中的位置及比例 DNA分子所含N的类型 亲代 下部，100% 第1代 第2代 15N/15N 15N/15N-DNA，14N/14N-DNA 下部50%，上部50% 下部25%，上部75% 15N/15N-DNA，14N/14N-DNA 活动1 探究DNA复制方式 1.(2022·山西蒲县高一期中)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是 A.本活动运用了同位素标记技术和离心技术 B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中 培养的 C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N－DNA D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制 √ 解析　分析图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误。 导 练 2.某学习小组以某种细菌(大约20 min分裂一次)为材料探究了DNA的复制方式(半保留复制或全保留复制)，实验结果如图所示。下列说法错误的是 A.若实验三的结果只出现重带和轻带，则DNA的复制方式为全保留复制 B.若将实验三得到的DNA解旋后再离心，其结果无法判断DNA的复制方式 C.若实验四的结果只出现中带和重带，则DNA的复制方式为半保留复制 D.若将实验四的实验时间改为60 min，密度带的位置不变，则DNA的复制方式为全保 留复制 √ 导 练 11 解析　将实验四的实验时间改为60 min，即DNA复制3次，如果DNA的复制方式为半保留复制，则有1/4的DNA分子一条链含14N、一条链含15N，3/4的DNA分子两条链全是15N，离心结果是出现重带和中带；如果DNA的复制方式为全保留复制，则有1/8的DNA分子两条链全是14N,7/8的DNA分子两条链全是15N，离心结果是出现重带和轻带；不管是半保留复制还是全保留复制，和前一次复制相比，密度带的位置都不会发生改变，D错误。 导 练 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。 有丝分裂间期和 减数分裂前的间期 主要是细胞核（线粒体、叶绿体） 2.1 DNA复制的过程 1 DNA复制的概念： 2 发生时期： 3 场所： 过程 14 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 利用能量，在解旋酶作用下，DNA双链解开 以解开的每一段母链为模板 在DNA聚合酶等酶的作用下 利用细胞中游离的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 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 2.1 DNA复制的过程 模板 原料 酶 能量 DNA分子的两条母链 细胞中游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 ATP 2.1 DNA复制的过程 4 条件： 5 方向： 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。 活动2 DNA分子复制的过程分析 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1.8×108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的效率一般为50～100 bp/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。 半保留复制 边解旋边复制 多个复制起点 请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。 特点 活动2 DNA分子复制的过程分析 (2)真核生物：多起点双向复制。 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。 2.2 DNA复制的意义 【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？ 3.(2022·云南弥勒市第二中学高一期中)下列关于DNA复制的叙述，正确的是 A.在细胞分裂前的间期，发生DNA复制 B.DNA通过一次复制后产生四个DNA分子 C.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制 D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链 √ 解析　细胞分裂前的间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，A正确； 由于DNA的半保留复制，所以DNA通过一次复制后产生两个DNA分子，B错误； DNA复制是边解旋边复制的过程，C错误； DNA酶的作用是促进DNA水解成脱氧核苷酸，促进单个脱氧核苷酸连接合成新的子链的酶是DNA聚合酶，D错误。 导 练 4.(2022·吉林高一期中)女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 μm/min，但复制过程仅需40 min左右即可完成。这是因为DNA分子 A.边解旋边复制 B.复制起点多，分段进行复制 C.以半保留方式复制 D.一个复制点双向复制，使子链迅速延伸 解析　由题意可知，长为36 mm的DNA分子进行复制，如果只从一个位点开始，需要的时间是36 000/4＝9 000 (min)，而实际仅需40 min就可完成，由此可推测该DNA分子复制时有多个起点，即多个起点同时分段进行复制，B正确。 √ 导 练 假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下： 活动3 DNA复制过程中相关计算规律 亲 代 第一代 第二代 第三代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 21 22 23 假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下： (1)DNA分子数 ①子n代DNA分子总数为______个。 ②含15N的DNA分子数为______个。 ③含14N的DNA分子数为______个。 ④只含15N的DNA分子数为______个。 ⑤只含14N的DNA分子数为_________个。 2n 2 2n 0 (2n－2) 活动3 DNA复制过程中相关计算规律 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝_______条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝______条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝____________条。 2n＋1 2 (2n＋1－2) 活动3 DNA复制过程中相关计算规律 假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下： (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，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________________个。 ②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________________个。 不消耗 m·(2n－1) m·2n－1 活动3 DNA复制过程中相关计算规律 假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下： 5.一个带有同位素15N标记的DNA分子，以含14N的脱氧核苷酸为原料，连续复制三次，在合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA分子占 A.12.5% B.25% C.50% D.100% √ 解析　同位素15N标记的DNA分子，以含14N的脱氧核苷酸为原料，连续复制三次，合成的子代DNA分子共有23＝8(个)，DNA复制具有半保留复制的特点，其中带有15N标记的DNA分子只有2个，故在合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA分子占2/8＝1/4＝25%。 导 练 6.(2022·吉林长春高一期末)某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，共消耗周围环境中的腺嘌呤脱氧核苷酸3 000个，则该DNA分子已经复制了几次 A.四次 B.五次 C.六次 D.七次 √ 解析　由题意可知，模板DNA中含有200个腺嘌呤，即含有200个腺嘌呤脱氧核苷酸，复制n次后，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是(2n－1)×200＝3 000(个)，解得n＝4。 导 练 网络构建 1865 1953 1909 1910 1944 孟德尔 提出了遗传因子的概念，认为遗传因子决定生物性状。 摩尔根 通过实验证明了基因位于染色体上，且呈线性排列。 沃森和克里克 揭示了DNA的双螺旋结构，从此遗传学跨入了分子遗传学的时代。 艾弗里 通过实验证明DNA是遗传物质，DNA是基因的载体。 约翰逊 提出用基因这个词来代替遗传因子，但没有给基因的定义。 既然DNA是基因的载体，这是否意味着每段DNA都是基因呢？ 既然基因是呈线性排列的，那么是否说明DNA上的基因都是一个一个紧密连接在一起的呢？ 基因与DNA 的关系 说出基因与DNA 的关系的实例 --ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG--- --TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCC TGTC--- 基因1 基因2 非基因片段 基因不是连续分布在DNA上，而是由非基因的碱基序列将其分隔开。 并不是随便一段DNA就称为基因。 基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。 真核基因的结构 原核基因的结构 原核基因和真核基因的结构 说出基因与DNA 的关系的实例 尝试绘制：基因、DNA、染色体、蛋白质、性状之间关系的概念图 基因 DNA+蛋白质 性状 染色体 控制 有遗传效应的片段 体现 呈线性排列 组成 遗传因子 新名 染色质 同种物质 DNA 片段中的遗传信息 染色体(质) DNA+蛋白质 基因 脱氧核苷酸 一般 含1个 有许 多个 含成百 上千个 基本 单位 遗传效 应片段 成分 从数量上分析 从组成上分析 $$