3.3 DNA的复制-【优质课堂】2024-2025学年高一生物下学期精品课件（人教版2019必修2）

3.3 DNA的复制 1 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” 讨论 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、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? 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。 《核酸的分子结构》论文节选 一、对DNA复制的推测 ——提出问题和提出假说 提出问题 DNA是怎样复制的？ 提出假说 DNA复制时，DNA双链螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根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。 由于新合成的DNA分子都保留了原DNA分子中的一条链，因此，这种方式称作半保留复制。 半保留复制 全保留复制 针对此假说有人提出了全保留复制等不同假说。全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA双链都是新合成的。 二、半保留复制的实验证据 ——假说验证和得出结论 1、假说验证 2、得出结论 1、假说验证 要证明DNA复制是半保留复制，就需要通过实验区分亲代与子代的DNA。 1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙地实验。 该实验通过密度梯度离心技术，可以将同位素标记的重量不同的DNA区分开来。 证明DNA半保留复制的实验 背景知识 14N和15N是N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区分含有不同N元素的DNA。 实验过程 科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的。然后，将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养基中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将DNA离心，记录离心后试管中DNA的位置。 实验预期 假定DNA是半保留复制，离心后试管中DNA的位置会是怎样的呢？这就需要运用演绎推理来预测。 细胞分裂一次 15N/14N-DNA 提取DNA, 离心 15N/15N-DNA 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 如果DNA复制为半保留复制 转移到含14NH4CI中 密度 低 高 提取DNA, 离心 提取DNA, 离心 第一代 第二代 第一代会出现的结果是 第二代会出现的结果是 15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 14N 14N 14N 细胞再分裂一次 证明DNA半保留复制的实验 1、假说验证 细胞分裂一次 提取DNA, 离心 15N/15N-DNA 如果DNA复制为全保留复制 转移到含14NH4CI中 密度 低 高 提取DNA, 离心 第一代 第一代会出现的结果是 15N/15N-DNA 14N 15N/15N-DNA 14N/14N-DNA 14N/14N-DNA 15N/15N-DNA 证明DNA半保留复制的实验 实验验证 科学家进行了上述实验且结果符合半保留复制的演绎推理。 1、假说验证 2、得出结论 DNA的复制是以半保留的方式进行的。 旁栏思考 第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了全保留复制的方式。 第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？ 三、DNA复制的过程 1、概念 2、时期 3、场所 4、条件 5、原则 6、特点 7、过程 8、结果 9、意义 10、相关计算 1、概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 2、时期 真核生物中，主要是有丝分裂前间期和减数分裂前的间期。 3、场所 真核生物主要在细胞核，线粒体和叶绿体中也能进行。 原核生物主要发生在拟核。 4、条件 模板：DNA的两条链 原料：4种游离的脱氧核苷酸 酶：解旋酶、DNA聚合酶 能量：ATP 5、原则 碱基互补配对原则（A-T、G-C） 6、特点 边解旋边复制 半保留复制 7、过程 ① 解旋 在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。 解旋酶 7、过程 ② 合成子链 然后DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的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。 3´ 5´ 5´ 5´ 3´ 3´ DNA聚合酶 以母链为模板进行碱基互补配对 7、过程 ③ 形成DNA 随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 3´ 5´ 5´ 5´ 3´ 3´ DNA聚合酶 以母链为模板进行碱基互补配对 8、结果 复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。 新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。 DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件。 DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够精确进行。 9、意义 DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持了遗传信息的连续性。 10、相关计算 亲代DNA复制n代后，DNA分子数为 ＿ 亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数为______ 含亲代母链的DNA分子数为＿＿＿ 完全含亲代母链的DNA分子数为___ 不含亲代母链的DNA分子数为__________ DNA链数的计算是在DNA分子个数的基础上乘2 母链数一个亲代DNA分子只有2条链 2n 2个 2n－2 0 2n-1 四、细胞分裂中染色体标记问题 细胞分裂中染色体标记问题 进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析 DNA复制一次细胞分裂一次。如图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。 细胞分裂中染色体标记问题 第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0~2n(以体细胞染色体数为2n为例)。 细胞分裂中染色体标记问题 进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析 在进行减数分裂之前，DNA复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。 细胞分裂中染色体标记问题 减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。 细胞分裂中染色体标记问题 进行先进行一次有丝分裂，再进行一次减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析 DNA复制两次，细胞分裂三次。 细胞分裂中染色体标记问题 有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；减数分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0~n(以体细胞染色体数为2n为例)。 帮范儿 再会 31 桃源仙居 骆集益 在水一方, track 30, disc 1 107418.18 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/QfUoMJ6Rg4VDnu6/rhNalqp/2ALjZYEiRtG1rVSt06NAPVBisr10xPT+wf135pXvWXXBoG4e6lMYzjYZHyvgfv1wKX8JP3mTqafVFtoLCIgFXyh6Qf3JTO7OWhE0xfTuXgpovVsDV7aLQ4y+WhcFj2nSnJPSCcWmau1lq0zvcQYK8FAVTsxRuLzhLz+xSLtDA9f1HylF9UtQJQEWhRokooFFvNwQy2UHy9AFzKTVV0mTIEI9LXpQeDuNxcSpSRVF7rC0sditLThl33SZCZKsiU3IL4R2D//IJ4RD0X1dPc5NbURWk2yKWVR7/NINRcgZaFNgfQ2GbBU0XkSO3HrdBGsIMygOqy3xb4bojcTSknzi9MajM4ldupyQJhWWk8dZEDiWacaflsrzS69LgnRlHXQ+HG+Pu6w42XfA631hz4Bp4dnJzeHMbiVVVqmheX9TZy99WAipW2e4kThczg25R0= $$