3.3 DNA的复制（第1课时）课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

1.DNA是由 条 组成的，这两条链按 方式盘旋成 结构。 两 脱氧核苷酸单链 反向平行 双螺旋 2.DNA中的 和 交替连接，排列在外侧，构成 。 排列在内侧。 脱氧核糖 磷酸 基本骨架 碱基 3.两条链上的碱基通过 连接成 ，且碱基配对具有一定的规律： 一定与 配对、 一定与 配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作 。 氢键 碱基对 A T C G 碱基互补配对原则 复习导入 1.她们为什么长得这么像？ 亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。 2.什么是DNA的复制？新产生的DNA分子是一个全新的分子吗？ DNA复制推测 DNA replication hypothesis 3.3 DNA的复制 3 DNA复制推测 DNA replication hypothesis ①DNA复制时，DNA双螺旋解开， （1）半保留复制：沃森和克里克提出 1.提出问题： DNA以什么方式复制？ 2.提出假说: 互补的碱基之间的氢键断裂； 4 DNA复制推测 DNA replication hypothesis （1）半保留复制：沃森和克里克提出 1.提出问题： DNA以什么方式复制？ 2.提出假说: ②解开的两条单链分别作为复制的模板，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； 5 DNA复制推测 DNA replication hypothesis （1）半保留复制：沃森和克里克提出 1.提出问题： DNA以什么方式复制？ 2.提出假说: 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，这种复制方式被称做半保留复制。 6 DNA复制推测 DNA replication hypothesis DNA的复制方式 半保留复制 全保留复制 分散复制 + + + 7 DNA半保留复制的实验证据 Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA 2.作出假设 3.演绎推理 DNA复制是一种半保留复制 。 每个子代DNA均由1条母链和1条子链组成。 问题1:如果DNA是半保留复制，复制后得到的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的?（请同学们绘图表示） 8 问题2:如果要在实验中直观地区别、“标识”母链或子链,可以采取什么办法？ DNA半保留复制的实验证据 Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA 亲代DNA分子 同位素标记技术 问题3:如果用同位素进行标记，用什么元素? 可用C、H、O、N、P 3.演绎推理 9 15NH4Cl 繁殖若干代 15N/ 15N-DNA 得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的 DNA半保留复制的实验证据 Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA 同位素标记技术 14NH4Cl 再分裂一次 分裂一次 密度梯度离心技术 DNA半保留复制的实验证据 Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA 15N/ 15N-DNA 通过密度梯度离心使其发生分层（15N质量大于14N） 11 15N/15N-DNA（重带，密度最大）、15N/14N-DNA（中带，密度居中）、 14N/14N-DNA（轻带，密度最小）、 14N/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA 轻带 中带 重带 通过密度梯度离心使其发生分层（15N质量大于14N） DNA半保留复制的实验证据 Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA 这3种DNA离心后在试管在位置如图所示： 12 14NH4Cl 再分裂一次 分裂一次 密度梯度离心技术 DNA半保留复制的实验证据 Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA 15N/ 15N-DNA 通过密度梯度离心使其发生分层（15N质量大于14N） 13 DNA半保留复制的实验证据 Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA 15N / 14N-DNA 15N / 15N-DNA 14N / 14N-DNA 15N / 14N-DNA 15N 14N 亲代 DNA 子一代DNA 子二代DNA 15N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 15N 4.得出结论 DNA的复制方式为半保留复制 14 DNA复制的过程 The process of DNA replication 有丝分裂的间期和减数分裂前的间期（真核生物） 2、时间： 3、场所: 真核生物： 1、概念： 指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 叶绿体、线粒体 原核生物： 细胞核（主要） 拟核 4、过程: 15 ⑴解旋： 在ATP的驱动下，解旋酶将DNA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 断开氢键 DNA复制的过程 The process of DNA replication ATP 解旋酶 条件 结果 两条链解开 16 （2） 合成子链：以母链为模板进行碱基配对， 游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则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 The process of DNA replication 17 （3）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 DNA聚合酶 5' 3' T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' ATP ATP 形成磷酸二酯键 DNA复制的过程 The process of DNA replication 合成方向： 子链的5’端 → 3’端 18 （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' 重新螺旋 DNA复制的过程 The process of DNA replication 19 DNA复制的过程 The process of DNA replication 解旋酶 1）模板： 5.条件： 4）原则： 2）原料： 3）酶： DNA聚合酶 解旋后的每一条母链DNA 游离的4种脱氧核苷酸 6.结果: 形成两个完全相同的DNA分子。 碱基互补配对原则 5）合成方向： 子链的5’端 → 3’端 20 （2）边解旋边复制 （1）半保留复制 （3）多起点复制 （4）双向复制 DNA复制的过程 The process of DNA replication 7.特点: （1）DNA分子规则的 结构，为复制提供了精确的模板； （2） 原则，保证了复制能够准确地进行。 7、DNA精确复制的原因 双螺旋 碱基互补配对 DNA复制的过程 The process of DNA replication 将 从亲代传给子代，从而保持遗传信息的 。 8、DNA复制的意义 遗传信息 连续性 （使亲子代保持连续性） 22 DNA复制的过程 The process of DNA replication 拓展：真核生物与原核生物DNA复制的区别 真核生物 DNA 的复制： 多起点双向复制 原核生物 DNA 的复制： 单起点双向复制 23 亲 代 第一代 第二代 第三代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 无论DNA复制多少次，含有15N-DNA分子永远只有　　个 2　　　 21 22 23 DNA复制的过程 The process of DNA replication 动动手：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 （标出每条链是15N还是14N） 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： 2n个 2个 ③只含亲代母链的DNA分子数： 0个 1、DNA分子数 DNA复制的过程 The process of DNA replication 亲代DNA分子经n次复制后，则 ④不含亲代母链的DNA分子数： 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/ 2n 1、DNA分子数 DNA复制的过程 The process of DNA replication 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 2、脱氧核苷酸链数 DNA复制的过程 The process of DNA replication 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个， C：400个 C：400个 C：400个 400个 400个 400个 400个 亲代中C：400个 F1：共2个400个 F2：共4个400个 F3：共8个400个 Fn：共2n个400个 消耗1个400个 消耗2个400个 消耗4个400个 消耗2n-1个400个 DNA复制的过程 The process of DNA replication 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， m（ 2n－1） 第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为： m ·2n－1 经过n次复制后共需要消耗该脱氧核苷酸个数为： DNA复制的过程 The process of DNA replication 3、消耗的脱氧核苷酸数 29 例1：一个DNA被15N标记的大肠杆菌，在只含14N的培养液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有___个，不含15N的DNA分子有___个，含有14N的DNA分子有____个，不含14N的DNA分子有____个，只含有14N的DNA分子有___个。 6 8 0 6 2 随堂练习 一个有m个碱基对的DNA分子，其中含有腺嘌呤脱氧核苷酸a个。 1）复制n次，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷酸； 2）第n次复制，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷酸。 解： 1） A=T=a G=C=(2m-2a)/2=m-a (2n-1)(m-a) 2）2n-1(m-a) 随堂练习 随堂练习 例4 用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养液中连续复制5次。下列有关判断错误的是(　　) A.含有15N的DNA分子有2个 B.只含有14N的DNA分子占15/16 C.复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸1280个 D.第5次复制时需腺嘌呤脱氧核苷酸640个 创新设计 58页 （1）1条染色体（母链被15N标记，在含14N的培养基中培养） 规律：复制一次，子染色体都带标记； 复制两次，子染色体一半带有标记。 有丝分裂染色体的标记情况 规律：形成的4个子细胞中的每条染色体均带有标记。 一对同源染色体 15N标记 同源染色体分离 姐妹染色单体分离 15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子 减数分裂染色体的标记情况 $$