3.3DNA的复制课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第3节 DNA的复制 问题探讨 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” 1.碱基互补配对原则暗示DNA的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.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？ 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。 in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments. It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material. Full details of the structure, including the con-ditions assumed in building it , together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere. 01 无论细胞有丝分裂还是减数分裂，都要经历一个较长的细胞分裂间期。细胞在分裂间期主要有什么变化？ DNA分子是怎样进行复制的呢? 最早提出的DNA复制模型有三种: 一、对DNA分子复制的推测 半保留复制 全保留复制 分散式复制 沃森和克里克推测是半保留复制模型 2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？ 把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它在新DNA中出现的情况。 复制一次 1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？ 只能用实验来证明。 15N-15N的DNA离心后处在最下层 二、DNA半保留复制的证据: 1、Meselson-Stahl 实验过程： P53 15N-14N的DNA离心后处在中层 15N-14N的DNA离心后处在中层 14N-14N的DNA离心后处在上层 关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。 标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。 1958年，美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）以大肠杆菌为材料，利用15N和14N进行同位素标记，将亲代DNA全部标记为15N，并将其放入14N的环境中培养。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，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。 科学方法： 科研方法： 二、DNA半保留复制的实验证据 同位素标记法（N15无放射性）、密度梯度离心法 假说-演绎法 高密度带 中密度带 低密度带 15N 14N 15N 15N 14N 14N DNA半保留复制的实验证据 密度梯度离心法 重带(下部) 15N/15N 中带(中间) 15N/14N 轻带(上部) 14N/14N 中带(中间) 15N/14N 实验结论： DNA的复制是以半保留的方式进行的 三、DNA复制的过程 ⑴解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。 C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' ATP 解旋酶 DNA复制的过程 ⑵合成子链：游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T 形成氢键 DNA复制的过程 （2）合成子链：在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的 脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T A C G C A A G C T A G T C A T T A 5' 3' T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' ATP ATP 合成方向： 子链的5'端→ 3'端 形成磷酸二酯键 DNA复制的过程 （3）形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' T A G C C G T A T A G C C G A T A T 3' 5' T T A C G C G T A T A T A T A 5' 3' DNA复制的过程 解旋酶 酶 5' 3' 3' 5' DNA聚合酶 5' 3' 前导链 5' 3' 冈崎片段 DNA连接酶 DNA聚合酶的底物： 脱氧核苷酸 DNA连接酶的底物： DNA片段 后随链 前导链与后随链（滞后链）： 互补配对 DNA复制的过程 解旋——在能量驱动下，解旋酶将DNA双螺旋解开 合成子链——DNA聚合酶以解开的每一条母链为模板，以游离的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 复旋（合成子代DNA分子）——随着解旋进行，子链不断延伸，每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 DNA复制的过程 模板 模板 母链 子链 三、DNA分子的复制 1.DNA分子复制的概念，时间，场所? 2.DNA分子复制过程怎么进行? 3.DNA分子复制过程需要哪些条件? 4.DNA分子复制过程有何特点? 5.DNA分子复制有何生物学意义? 1.概念： 2.时间： 3.场所： 真核生物：细胞核(主要场所)，叶绿体，线粒体； 原核生物：细胞质。 三、DNA分子的复制 细胞有丝分裂的间期和减数 第一次分裂的间期 。 是指以亲代DNA为模板，合成 子代DNA的过程（1DNA→2DNA）。 ①模板：亲代DNA的两条母链； ②原料：游离的4种脱氧核苷酸： ③能量：ATP（来自细胞呼吸作用）; ④酶 ：DNA解旋酶（作用于氢键）， DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）等。 三、DNA分子的复制 4.条件 A A A T T T G G G G C C C A T C A G C T C G T A A A T T T G G G G C C C A T C C A G T C G T A A A T T T G G G G C C C A T C C T A G T C G 8.结果：1个DNA分子两个完全相同的DNA分子 三.DNA分子的复制 9.准确复制的原因：独特的双螺旋结构为复制提供模板 碱基互补配对原则使复制准确无误 5.过程：①解旋：②合成子链：③形成子代DNA 6.特点:半保留复制 边解旋边复制 7.原则:碱基互补配对原则 10.意义:使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性， 亲代DNA分子 子一代DNA分子 （DNA复制一次） 子二代DNA分子 （DNA复制两次） 15N/15N 14N/14N 14N/14N 14N/15N 15N/14N 四、DNA复制计算 例1、一个DNA连续复制n次后，共有DNA( )个; 脱氧核苷酸链( )条,其中母链( )条,子链(　 )条;含母链的DNA( )个,含子链的DNA占总的( )只含子链的DNA（ ）个。 例2、具有100个碱基对的1个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制3次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 （ ） A.60个    B.180个    C.280个   D.420个 D 1、1个DNA分子经过4次复制，形成16个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（） A. 2个 B. 8个 C. 16个 D. 32个 2、以DNA的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是（ ） A. “－T－A－G－” B. “－U－A－G－” C. “－T－A－C－” D. “－T－U－G－” 当堂测评 3、由15N标记细菌的DNA，然后又将14N来供给这种细菌，于是该细菌便用14N来合成DNA，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们DNA中的含14N的链与15N的链的比例是（ ） A、4：1 B、2：1 C、1：1 D、3：1 DNA复制 时间 场所 条件 原则 特点 结果 意义 有丝分裂的间期 　减数第一次分裂前的间期 主要在细胞核（线粒体、叶绿体） 模板、酶、原料、能量等基本条件 碱基互补配对原则 半保留复制 子链与母链结合，构成两个新的DNA分子 保持了遗传信息的连续性 总结提升 Lavf57.83.100 $$