3.3 DNA的复制课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

3.3 DNA的复制 1 教学目标 01 了解沃森和克里克对DNA复制方式的早期推测及DNA半保留复制的实验证据。 02 运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留的方式进行复制。 03 理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。 2 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？ 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。 3 对DNA复制的推测 01 51PPT模板网，幻灯片演示模板及素材免费下载！ 51PPT模板网 唯一访问网址：www.51pptmoban.com 4 对DNA复制的推测 1、沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说： (1)DNA复制，DNA双螺旋 ，互补的碱基之间的 断裂。 (2)解开的两条单链分别作为复制的 ，游离的脱氧核苷酸根据 原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。 (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，因此， 这种复制方式称作 。 解开 氢键 模板 碱基互补配对 半保留复制 特点： 子代DNA双链一半是新的，一半是旧的 氢键 提出假说 5 对DNA复制的推测 提出假说 2.其他观点——全保留复制、分散复制 全保留复制 分散复制 特点：一全旧，一全新 特点：新旧都有，片段组合 以亲代DNA双链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合形成一个DNA，两条新合成的子链彼此结合成一个DNA分子 亲代DNA双链被切成片段后合成，然后子、母双链聚集成“杂种链” 6 DNA半保留复制的实验证据 02 7 DNA半保留复制的实验证据 实验验证 要通过实验探究DNA复制是哪种方式, 关键思路是什么? 通过实验区分亲代和子代的DNA。 如何做区分? 美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 ◆科学家 1958年 ◆时间 大肠杆菌 ◆实验材料 8 实验验证 该实验用什么元素做标记?为什么? 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，含15N的 DNA比含14N的DNA密度大。 如何测定子代DNA带有同位素的情况? 含15N的 DNA比含14N的DNA密度大，利用离心技术可以在试管中区分不同N元素的DNA分子。 ◆实验技术 同位素标记法、 密度梯度离心法 15N/15N-DNA 14N/14N-DNA DNA半保留复制的实验证据 9 实验验证 15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 15N/14N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 14N/14N-DNA 如果DNA复制是半保留复制 第一代会出现的结果是 第二代会出现的结果是 提取DNA，离心 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂1次 提取DNA，离心 提取DNA，离心 细胞再分裂1次 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 实验验证 15N/15N-DNA 第一代 第二代 高 密度 低 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 演绎推理 实验结果表明，DNA的复制是以半保留的方式进行的。 DNA半保留复制的实验证据 10 可能结果 15N/15N-DNA 15N/15N-DNA 15N/15N-DNA 14N/14N-DNA 如果DNA复制是全保留复制 第一代会出现的结果是 第二代会出现的结果是 提取DNA，离心 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂1次 提取DNA，离心 提取DNA，离心 细胞再分裂1次 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 实验验证 15N/15N-DNA 第一代 第二代 高 密度 低 14N/14N-DNA 14N/14N-DNA 15N/15N-DNA 演绎推理 14N/14N-DNA 15N/15N-DNA DNA半保留复制的实验证据 11 DNA半保留复制的实验证据 12 DNA半保留复制的实验证据 提出问题 作出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 假说—演绎法 推测可能的复制方式 DNA是如何复制的？ 根据复制方式，预测实验结果 实验结果与半保留复制的预期相符 DNA分子复制的方式是半保留复制 半保留复制 全保留复制 分散型复制 13 DNA复制的过程 03 14 DNA复制的过程 15 DNA复制的过程 概念：DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 半保留复制、边解旋边复制 场所：主要在细胞核，线粒体、叶绿体和原核生物拟核中也发生DNA复制 1、能量——ATP 2、模板——两条DNA单链 3、原料——游离的4种脱氧核苷酸 4、酶——解旋酶、DNA聚合酶等 通过复制将亲代的遗传信息传给子代，使亲子代保持连续性 时间：有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期 1.DNA复制的概念是什么?时间？场所？ 2.DNA复制过程需要哪些条件? 3.DNA复制过程有何特点? 4.DNA复制有何生物学意义? 5.DNA复制过程怎么进行? 16 DNA复制的过程 1.解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂。 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 17 DNA复制的过程 2.合成子链：DNA聚合酶等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。 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 18 DNA复制的过程 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 合成方向： 子链的5'端→ 3'端 DNA聚合酶形成磷酸二酯键 2.合成子链：DNA聚合酶等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。 19 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' 20 DNA复制的过程 2.特点： 1.条件： 1.半保留复制——准确 2.边解旋边复制 ①模板：特定碱基序列 ②酶：识别，专一催化 ③原则：碱基互补配对 高效 3.双向复制 4.真核生物有多个复制起点 1、能量——ATP 2、模板——两条DNA单链 3、原料——游离的4种脱氧核苷酸 4、酶——解旋酶、DNA聚合酶等 21 DNA复制的过程 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 4.结果： 5.意义： 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。 从子链的5' 端向 3' 端延伸 3.方向: 6.DNA准确复制的原因 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。 22 DNA复制的相关计算 04 23 DNA复制的相关计算 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，后代的结果会是什么样？ 亲 代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 复制1次 复制2次 复制3次 2 4 8 =21 =22 =23 24 DNA复制的相关计算 结论：将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次后： (1)DNA分子数： ①子代DNA (含14N)分子数＝ ②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝ ③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝ 2n个 2个 (2n－2)个 (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(15N)＝ ③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)＝ 2n＋1条 2条 (2n＋1－2)条 25 DNA复制的相关计算 (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。 m·（2n－1） m·2n－1 26 DNA复制的相关计算 第一 注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。 第二 第三 注意碱基的单位是“对”还是“个”。 在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。 第四 注意问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词。 关于“DNA复制”的四点“注意” 27 DNA复制的起点和方向 (1)原核生物：   (2)真核生物：  单起点双向复制 多起点双向复制 意义：加快DNA复制的速率 思考1： 结合子链复制方向，判断模板链方向？ 思考2：图中不同起点复制起始时间相同吗？ 28 课堂小练 05 29 课堂小练 一、概念检测 1．DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。 （1）DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。 （ ） （2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。 （ ） × × 2．DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ） A．复制均在细胞核内进行 B．碱基互补配对原则保证了复制的准确性 C．1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子 D．游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链 B 3．将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（ ） A．所有的大肠杆菌都含有15N B．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2 C．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4 D．含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8 C 30 课堂小练 二、拓展应用 1．虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？ 可能有6个碱基发生错误。产生的影响可能很大，也可能没有影响。 31 课堂小练 二、拓展应用 2．已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp（bp 表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50 - 100bp/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。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。 说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时在不同起点进行DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 32 谢谢大家！ 51PPT模板网，幻灯片演示模板及素材免费下载！ 51PPT模板网 唯一访问网址：www.51pptmoban.com 33 Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS $$