3.3DNA的复制课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第三章第三节 DNA的复制 遗传信息的传递------ 思考：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“多出一份”来传递给子代？ 2 已有的知识 DNA分子基本组成单位： DNA的空间结构： DNA的碱基配对方式： DNA多样性的原因： 哪些地方涉及到DNA的复制，复制结果会怎样？ DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA→2DNA。 新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？ 4 问题1：DNA分子到底是怎么样复制的呢？我们怎么样起研究推测呢？ 观察问题：_______________ 提出假设：_______________ 实验设计: _______________ 得出结论: _______________ 一、对DNA分子复制的推测 最早提出的DNA复制模型有三种； 1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分； 复制一次 亲代DNA 子代DNA 对DNA复制的推测 2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的； 复制一次 3、分散复制（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的； 复制一次 对DNA分子复制的推测 半保留复制 全保留复制 由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称做半保留复制。 10 1：如果是半保留复制，如何识别DNA中哪一条是母链, 哪一条是子链？我们肉眼是看不出DNA的 2：用哪种同位素进行标记，为什么? 3：如果原DNA是15N的, 原料是14N的, 那么请推演复制后的第1代与第2代中N的情况如何？ 用放射性同位素进行标记 用15N或32P同位素进行标记 4： 复制后,子一代的每个DNA全为15N/14N-DNA；第2代中有一半是15N/14N-DNA, 另一半为14N/14N-DNA。但我们是看不出DNA分子的，产生的DNA分子通常是混杂在一起的。有什么技术或方法可以证明上述结论是正确的？ 5： 如果对每一代的DNA进行离心分离, 实验的结果会是怎样的呢？ 密度梯度离心法 二、DNA半保留复制的实验证据 1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料。 运用技术： 怎样把不一样的DNA分开呢？ N Ｐ 想一想 ：可以用什么同位素去标记DNA？ 密度梯度离心技术 14N/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA 轻链 中链 重链 同位素示踪技术 13 15N 14N 转移到含14NH4Cl的培养液中 15N/15N DNA 15N/14N DNA 14N/14N DNA 15N/14N DNA 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 15N 14N 14 中带 (中间) 15N/ 14N-DNA 重带 (下部) 15N/ 15N-DNA 轻带 (上部) 14N/ 14N-DNA 15N/ 14N-DNA 中带 (中间) 　亲代DNA 　第一代 DNA 　第二代DNA 结论：DNA分子是以半保留的方式复制的。 16 问题2：DNA的复制具体过程 到底是怎么样进行的？需要哪些条件？ 三、DNA分子复制过程 【材料】步骤1：1956年美国生物化学家康贝格在试管中，将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加人到具有4种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。 结果:在试管中4种脱氧核苷酸不能合成DNA分子。 步骤2：康贝格在上述试管中加人了少量DNA分子和ATP, 培养在适宜温度条件下, 一段时间后, 测定其中DNA的含量。 结果：试管中的的DNA含量增加。 问题：实验中加入的DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸，少量DNA以及ATP分别起什么作用? 根据实验可知, 复制需要哪些必需的条件? 解旋酶催化 解旋： 模板 （在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行碱基配对） 复制: 以母链为模板进行碱基配对 母链（旧链） 子链（新链） 复制后的DNA: 同时进行 组成 复制过程 19 DNA分子的复制 1.场所： 细胞核（主要）、叶绿体、线粒体 模板： 亲代DNA分子的两条链 2.条件： 原料： 游离的4种脱氧核苷酸 能量： ATP 酶： 解旋酶、DNA聚合酶等 3.DNA复制的过程 ①解旋： ②合成子链： ③形成子代DNA： 利用　　　　　　　　提供的能量（ATP），在 _________的作用下，把两条螺旋的双链解开 以解开的每一段母链为　　，以_____________________为原料，遵循________________原则，在有关　 的作用下，合成与母链互补的子链 每条子链与其对应的　 盘旋成双螺旋结构，形成　 个与亲代________ 　的DNA 细胞呼吸 解旋酶 模板 碱基互补配对 酶 四种游离的脱氧核苷酸 母链 两 完全相同 4、DNA复制的特点、原则 ① 边解旋边复制 ②半保留复制　 ★原则： 碱基互补配对原则 特点： 5、意义 将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的稳定性、连续性. 6、准确复制原因： ①DNA双链提供精确的模板 ②碱基互补配对原则 1、概念： 2、场所： 3、时期： 4、条件 5、复制过程： 6、复制特点 7、准确复制原因 8、复制的生物学意义： 有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期 模板： 原料： 能量： 酶： DNA的两条母链 游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T） ATP DNA解旋酶、DNA聚合酶等 ①DNA双链提供精确的模板 （1）边解旋边复制 （2）半保留复制 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 解旋→合成互补子链→形成子代DNA ②碱基互补配对原则 四、DNA分子复制的小结 24 1.一个DNA分子自我复制后形成两个DNA分子，这两个新的DNA分子（ ） A.分别由两条母链和两条子链形成 B.两条母链和两条子链随机结合而成 C.分别由一条子链及一条母链结合而成 D.一条子链与另一条子链的母链结合 C 评价反馈练习 25 2．下列关于DNA复制过程中，正确顺序是 ①互补碱基对间氢键断裂 ②互补碱基对之间形成氢键 ③DNA分子在解旋酶作用下解旋 ④以母链为模板进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构 A．③①②④⑤ B．③④②⑤① C．③①④②⑤ D．①③④②⑤ C 26 30.（16分） 组别 1组 2组 3组 4组 培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并离心 离心结果 仅为轻带（14N/14N） 仅为重带（15N/15N） 仅为中带 （15N/14N） 1/2轻带（14N/14N） 1/2中带（15N/14N） 科学家以大肝杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。 请分析并回答： （1）要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过 代培养，且培养液中的 是唯一氮源。 （2）综合分析本实验的DNA离心结果，第 组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第 组和第 组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是 。 （3）分析讨论： ①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于 代，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。 ②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果 （选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。 ③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置 ，放射性强度发生变化的是 带。 ④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为 。 答案：30、（16分） （1）多 15N/15NH4Cl （2）3 1 2 半保留复制 （3）①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻 ④15N 问题3：DNA的复制的相关计算？ ＤＮＡ分子复制的计算： 亲代DNA分子经 n 次复制后，则 １、DNA分子数 ①子代DNA分子数： ②含亲代母链的DNA分子数： ③不含亲代母链的DNA分子数： 2n个 2个 2n-2个 3、 一个有N15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.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/32 C ＤＮＡ分子复制的计算： 亲代DNA分子经 n 次复制后，则 2、脱氧核苷酸链数 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 4．一个双链DNA分子为第一代，经过3次自我复制，在第四代DNA分子中，共有（ ）条长链，有（ ）条第一代脱氧核苷酸的长链　 A．2 B．4 C．8 D．16 D A ＤＮＡ分子复制的计算： 3、消耗的脱氧核苷酸数 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） 5、 具有1000个碱基对的某个DNA分子区段内有600个腺嘌呤,若连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目为 A.400 B.600 C.1200 D.1800 C 6、某一个DNA的碱基总数中,腺嘌呤为200个,复制数次后,消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个,该DNA分子已经复制了几次(是第几代) A.三次(第四代) B.四次(第五代) C.五次(第六代) D.六次(第七代) B 问题1：生化分析得知，间期细胞中脱氧核昔酸含量开始时很低，不久急剧增加，以后又逐渐降低到初始水平。随着脱氧核苷酸含量的动态变化，DNA聚合酶的活性显著增高。这说明什么问题？ 问题2：将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养液中，一段时间后，在细胞核中首先发现有标记的DNA分子。这说明什么问题？ 拓展题 1、女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子达36mm，复制速度约为4um/min，但复制过程仅需40min左右即完成。试分析其可能的原因。 2、研究表明，DNA的复制总能准确无误地进行, 其复制过程中出错的概率仅为1/20000。你认为DNA能够准确复制最关键的因素是什么？如果DNA复制发生差错，有可能会带来什么影响或后果？ 边解旋复制 半保留复制 多起点复制 39 2001年2月2日，杭州西湖区西澳路某公司附近发生一起杀人分尸案。经现场勘察,发现了2块非常细小的尸块,此外并未留下任何痕迹。这2块尸块到底是不是同一人的，被害人是男性还是女性？技术人员从尸块中提取出一些DNA片段，送到刑侦支队利用PCR技术获得了大量的DNA系列。进行性别鉴定和同一认定。结果发现这2块尸块属于同一体，均是女性尸块。这一鉴定为凶案的告破开启了大门。8天后,凶犯杨某被抓获归案。 从案例可知PCR技术起到了什么作用？ 时间 场所 模板 模板去向 原料 能量 酶 产物 特点 填写下列表格： 42 7、假设将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N为原料，该细胞进行减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的DNA的精子所占比例为 A.100% B.50% C.25% D.0 A 8、 某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 A.7（a-m） B.8（a-m） C.7（a/2-m） D.8（2a-m） C 某双链DNA分子中共有含N碱基1400个，其中一条单链上（A+T）：（C+G）=2：5。问该分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是 A.200个 B.400个 C.600个 D.1000个 C 9、一双链DNA分子中G+A=140个，G+C=240个，在以该DNA分子为模板的复制过程中共用去140个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则该DNA分子连续复制了几次 A.1次 B.2次 C.3次 D.4次 C 10、一双链DNA分子,在复制解旋时,一条链上的G变成了C,则DNA经n次复制后,发生差错的DNA占 A.1/2 B.1/2n-1 C.1/2n D.1/2n+1 A 11、 一个被放射性元素标记双链DNA的噬菌体侵染细菌,若此细菌破裂后释放出n个噬菌体,则其中具有放射性元素的噬菌体占总数的 A.1/n B.1/2n C.2/n D.1/2 C 12．DNA分子的半保留复制方式使　 [　 ] A．分子结构具有相对稳定性 B．能精确进行自我复制，保证亲代与子代之 间的 连续性 C．能够精确地指导蛋白质合成 D．产生可遗传变异的机会 B 49 $$