3.3 DNA的复制课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第 1 节 DNA 是主要的遗传物质 第 2 节 DNA 的结构. 第 3 节 DNA 的复制. 第 4 节 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段 目录 第3章 基因的本质 第3节 DNA 的复制 ●怎样证明DNA是半保留复制的？ ● DNA的复制过程是怎样的？ ● DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义？ “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。 问题探讨 对DNA复制的推测 沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文,提出了遗传物质自我复制的假说: DNA复制时, DNA双螺旋解开,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,这种复制方式称作半保留复制。 全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 用红色表示亲代DNA的两条链，用黑色表示新合成的DNA链，请分别画出半保留复制和全保留复制的示意图。 对DNA复制的推测 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 1.全保留复制 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 2.半保留复制 到底哪种假说正确呢？ DNA半保留复制的实验证据 要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”，关键思路是什么？ 关键思路： 区分亲代和子代的DNA，标记亲代DNA链，然后观察他们在子代DNA中如何分布。 DNA半保留复制的实验证据 15N 和 14N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。 低 高 密度 1958年,美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl） 同位素标记技术 运用技术： 大肠杆菌 实验材料: 实验预期---演绎推理 DNA半保留复制的实验证据 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 1.全保留复制 2.半保留复制 请在试管的相应位置涂上颜色，代表DNA所在的位置。 实验流程和结果 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养基中生长若干带 提取DNA 离心 重带 转移到14NH4Cl的培养基，细胞分裂一次 第一代 提取DNA 离心 提取DNA 离心 细胞再分裂一次 第二代 中带 大肠杆菌在含14NH4Cl的培养基中生长若干带 提取DNA 离心 轻带 中带和轻带 DNA半保留复制的实验证据 DNA复制方式的探究历程： DNA半保留复制的实验证据 提出问题 提出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 DNA是如何进行复制的？ 全保留、半保留 推测子代单链组成 梅塞尔森和斯塔尔实验 DNA为半保留复制 假说-演绎 及时巩固 如图为科学家设计的利用大肠杆菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是(　　) A．比较试管①、②的结果即可证明DNA复制为半保留复制 B．实验中采用了同位素标记技术的研究方法 C．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便 D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有DNA含15N DNA复制的过程 1.DNA复制的概念是什么?什么时期？ 2.DNA复制过程怎么进行? 3.DNA复制过程需要哪些条件? 4.DNA复制过程有何特点? 5.DNA复制有何生物学意义? 任务： 阅读教材55-56页内容，讨论并回答以下问题： DNA复制的过程 DNA复制的过程 1.概念： 真核生物中，是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。 以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。 2.时期： DNA复制的过程 DNA聚合酶 DNA解旋酶 复制分叉 子链 DNA模板链 DNA聚合酶 DNA模板链 子链 DNA 氢键 一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子 解旋 合成子链 重新螺旋 ③双链解开 磷酸二酯键 4种脱氧核苷酸 ①细胞提供能量 ②解旋酶 ①模版： ②原料： ③酶： ④原则： 3.过程 DNA复制的过程 DNA两条母链 细胞中游离的4种脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶等 (4)条件 模版： 原料： 能量： 酶： (5)方向 DNA复制的过程 6.结果： 1个DNA 2个完全相同的DNA 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。 7.意义： 通过细胞分裂分配到子细胞中 真核细胞某生理过程如下图所示，下列叙述正确的是(　　) A．酶1是DNA聚合酶，酶2是解旋酶 B．a链与d链的碱基序列相同 C．该图表示遗传信息传递方向是DNA→DNA D．b、c链的合成方向都为3′→5′ 及时巩固 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，则： (1)DNA分子数： ①子代DNA (含14N)分子数是多少？ ②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数是多少？ ③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数是多少？ (2)脱氧核苷酸链数： ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是多少？ ②亲代脱氧核苷酸链数(15N)是多少？ ③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)是多少？ DNA复制的相关计算 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 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，则： (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 (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。 不消耗 m·(2n－1) m·2n－1 DNA复制的相关计算 SZ-LWH SZ-LWH 课后习题 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 课后习题 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 课后习题 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。 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？ 课后习题 已知果蝇的基因组大小为1.8 × 108 bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50 ～ 100 bp/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，可以从不同起点开始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。 课后习题 $$