3.3 DNA的复制-【有堂好课】2024-2025学年高一生物同步教学实用课件（人教版2019必修2）

第三章 基因的本质 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” 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. 《核酸的分子结构》论文节选 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，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。 课本P53 对DNA复制的推测 课本P53 1. 沃森&克里克 特点： 一模一样， 一新一旧 --------半保留复制 1 对DNA复制的推测 课本P53 2.全保留复制 特点：一全新，一全旧 1 DNA半保留复制的实验证据 采用什么科学方法能有效证明你的观点？ 半保留复制 全保留复制 假说-演绎法 2 DNA半保留复制的实验证据 提出问题 DNA以什么方式复制？ 作出假设 演绎推理 实验验证 1、DNA以半保留方式复制 2、DNA以全保留方式复制 关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。 如何做区分亲代和子代的DNA,又如何进行实验观察呢？ 2 DNA半保留复制的实验证据 演绎推理 问题1：用同位素进行标记时,用什么元素? 五碳糖 磷酸 含N碱基 脱氧核苷酸 C H O N P 可标记C、H、O、N、P元素 问题2：如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境中进行培养，则亲代、 子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？ 14N 15N 2 DNA半保留复制的实验证据 演绎推理 问题3：按此假设（DNA是半保留复制或全保留复制），复制得到的子一代DNA和子二代DNA的组成将分别是怎样的? （请用两种颜色的笔，画出子代的情况） 子二代 亲 代 全保留复制 半保留复制 子一代 2 子二代 亲 代 全保留复制 半保留复制 子一代 2 DNA半保留复制的实验证据 课本P53 （繁殖快，20min一代） 2 DNA半保留复制的实验证据 课本P54 密度梯度离心法 2 DNA半保留复制的实验证据 密度 低 高 2 DNA半保留复制的实验证据 （1）获得15N标记的大肠杆菌DNA 15NH4Cl 繁殖若干代 15N/ 15N -DNA 演绎推理 2 DNA半保留复制的实验证据 （2）将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，在进行离心，记录位置。 15N/ 15N -DNA 14NH4Cl 分裂一次 提取DNA 离心 ？ ？ ？ 哪个位置 再分裂一次 提取DNA 离心 ？ ？ ？ 哪个位置 演绎推理 2 演绎推理—假设是半保留复制 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N-DNA 14N/ 15N-DNA 15N/ 14N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 亲代 子一代 全部位于 重带 全部位于 中带 1/2位于轻带 1/2位于中带 离心 离心 离心 DNA 复制一次 子二代 DNA 复制一次 15N/ 15N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 15N 演绎推理 DNA半保留复制的实验证据 2 15 演绎推理—假设是全保留复制 15N/ 15N-DNA 15N/ 15N-DNA 14N/ 14N-DNA 15N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 14N/ 14N 亲代 子一代 全部位于 重带 1/2位于轻带 1/2位于重带 3/4位于轻带 1/4位于重带 离心 离心 离心 DNA 复制一次 子二代 DNA 复制一次 15N/ 15N 14N/ 14N 15N/ 15N 14N/ 14N 15N/ 15N 演绎推理 DNA半保留复制的实验证据 2 16 实验结果 亲代 第一代 第二代 15N/ 14N 15N/ 15N 15N/ 14N 14N/ 14N 重带 中带 1/2中带 1/2轻带 实验结论： DNA复制是 复制。 半保留 实验验证 DNA半保留复制的实验证据 课本P54 2 17 DNA半保留复制的实验证据 课本P54 2 对DNA复制的推测 3.分散复制 亲代DNA双链被切成片段后合成， 然后子、母双链聚集成“杂合链”。 特点：新旧都有，随机组合 1 P F1 F2 15N 15N 提出DNA离心 重带 提出DNA离心 中带 提出DNA离心 中带 演绎推理—假设是分散复制 第二代 第一代 含14N的培养液 15N/14N 15N/14N 半保留复制 全保留复制 分散复制 第二代 第一代 15N/14N 中带 15N/14N 中带 小结 提出问题 作出假设 得出结论 演绎推理 实验验证 DNA复制的方式？ DNA以半保留方式复制（全保留、半保留） 推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果 DNA以半保留方式进行复制 证明DNA半保留复制的实验 假说演绎法 DNA半保留复制的实验证据 2 22 DNA复制的过程 课本P55 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.简述DNA复制过程怎么进行? 请同学们自主阅读教材P55-56，小组合作思考讨论完成问题。 3 1.概念：以 为模板合成 的过程。 2.时间： 。 3.场所： ①真核生物： （主要） 和 。 ②原核生物： （主要），质粒。 ③DNA病毒： 亲代DNA 子代DNA 细胞分裂前的间期 细胞核 线粒体 叶绿体 拟核 DNA复制的过程 活的宿主细胞内 3 24 （1）解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。 断开氢键 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 课本P55 3 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 A G T A T ATP ATP DNA聚合酶 C G T C C A G T A G T A C T A C T G G A C G A C T T A T DNA复制的过程 课本P55 （2）合成子链 ①模板： 解开的每一条母链 ②原料： 游离的4种脱氧核苷酸 ③能量： 细胞提供的能量 ④酶： DNA聚合酶（形成磷酸二酯键） **氢键的形成不需要酶的催化！！！ ⑤原则： 碱基互补配对原则 ⑥方向： 从子链的5′端向3′端延伸 3 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' （3）重新螺旋 DNA复制的过程 每条新链和对应的模板链盘绕成双螺旋结构 3 DNA复制的过程 课本P56 DNA复制特点 半保留复制 多个复制起点 多起点复制提高了DNA复制的效率 复制泡大小不同的原因是复制时间有先后，复制泡大的复制开始的早。 3 1．如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图。下列有关叙述， 错误的是(　　) A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C．真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶 D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率 A 不同时 TCTTGCTC AGAACGAG AGAACGAG TCTTGCTC AGAACGAG TCTTGCTC + ①2条母链碱基顺序是什么关系？ ②2条子链碱基顺序是什么关系？ ③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？ 互补 互补 相同 DNA复制的结果： 形成两个完全相同的DNA分子 a d a b c d DNA复制的结果 4 TCTTGCTC AGAACGAG AGAACGAG TCTTGCTC AGAACGAG TCTTGCTC + DNA准确复制的原因 DNA复制的结果 课本P56 4 DNA复制的意义 5 原则 碱基互补配对 时间 细胞分裂前的间期 场所 真核：细胞核、线粒体、叶绿体 原核：拟核、细胞质（质粒） 条件 模板 亲代DNA的两条链 原料 4种游离的脱氧核苷酸 能量 ATP 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 方向 从子链的5' 端向 3' 端延伸 特点 半保留复制；边解旋边复制；多起点复制 意义 保持了遗传信息的连续性 总结 一、易错辨析 1.DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则，并且新合成 的DNA分子中两条链均是新合成的(　　) 2.DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用(　　) 3.在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间 (　　) 4.DNA分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞质中进行 (　　) 5.在DNA的复制过程中，只需要解旋酶和DNA聚合酶(　　) 6.哺乳动物成熟红细胞能进行DNA复制（ ） × √ × × × × 新链的延伸方向只能是5’-端到3’-端 5.复制方向： DNA半保留复制的过程 专题：DNA复制的相关计算 复制1次 复制2次 复制n次 …. ……. 15N 15N 1.DNA分子数 子代DNA分子数 含15N的DNA分子数 含14N的DNA分子数 只含15N的DNA分子数 只含14N的DNA分子数 2n个 2个 2n个 0个 2n-2个 无论DNA复制多少次，含母链的只有2条！ 37 复制1次 复制2次 复制n次 …. ……. 15N 15N 2.脱氧核苷酸链数 子代DNA分子中脱氧核苷酸链数 子代含15N的脱氧核苷酸链数 子代含14N的脱氧核苷酸链数 2n+1条 2条 2n+1-2条 专题：DNA复制的相关计算 38 专题：DNA复制的相关计算 3.复制消耗脱氧核苷酸数 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个。 1次 复制 2次 复制 n次 复制 3m m (2n－1) m 1次、2次...n次 39 m（ 2n-1） （1）则经过n次复制共需要消耗 腺嘌呤脱氧核苷酸个数为： （2）第n次复制需要消耗腺嘌呤脱氧 核苷酸个数为： m（ 2n-2n-1）= m × 2n-1 若DNA分子含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则 1、某DNA分子共有a个碱基，其中含C有m个,则该DNA复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸多少个？（ ） A. 7(a-m) B. 8(a-m) C. 7a/2 -7m D. 8(2a-m) C 2、某一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤有200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次？（ ） A.三次（第四代） B.四次（第五代） C.五次（第六代） D.六次（第七代） B 有丝分裂中染色体标记问题 DNA复制与细胞中的染色体标记问题 取一个全部N被15N标记的DNA分子， 转移到含14N的培养基中培养(复制)2代 复制 . . 分裂1次 复制 复制 . . . . 分裂2次 分裂2次 培养一个细胞周期， 产生的子染色体都带有标记 培养2个细胞周期，产生的子染色体一半带有标记 42 减数分裂中染色体标记问题 将含有15N的DNA转至含14N标记培养液中培养 复制 . . . . 减Ⅰ . . . . 减Ⅱ 减Ⅱ 减数分裂产生的子染色体都带有标记 DNA复制与细胞中的染色体标记问题 43 Lavf55.33.100 Lavf57.83.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 $$