3.3DNA的复制课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

何谓DNA的复制？ 1个DNA 2个DNA DNA分子是以什么方式复制的呢？复制的过程又是如何进行的？ 第三节 DNA的复制 第三章 基因的本质 问题探讨 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇短文的结尾处写道：“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。” 《核酸的分子结构》论文节选 碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？ 问 一、对DNA复制的推测 （一）DNA半保留复制假说 1.提出者： 2.内容： 沃森和克里克 （1）解旋：DNA复制时, DNA双螺旋解开,互补的碱基之间的氢键断裂； （2）复制：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。 新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链。 3.特点： 亲代DNA 子代DNA （二）DNA全保留复制假说 特点： 复制完成后，母链全保留，子代DNA分子的双链都是新合成的。 （三）分散复制假说 特点： 复制完成后，亲代DNA分子会分散进入子代复制品的每条链中。 亲代DNA 子代DNA 亲代DNA 子代DNA 辨一辨 半保留复制 全保留复制 分散复制 DNA分子是以哪一种方式复制的呢？ 需要通过实验验证 二、DNA半保留复制的实验证据 1.实验者： 2.研究方法： 3.实验材料： 4.实验方法： 梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl） 假说——演绎法 大肠杆菌 同位素标记技术、密度梯度离心技术 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。 5.实验原理： 15N—15N 只含的15N 双链DNA密度大 离心后 重带 14N—14N 只含的14N 双链DNA密度小 离心后 轻带 15N—14N 一条链含15N，另一条链含14N 的双链DNA密度居中 离心后 中带 根据子代DNA的分布情况判断DNA复制的方式 6.实验过程： （1）让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中繁殖若干代，使其DNA双链充分被15N标记； （2）将部分含有15N标记的大肠杆菌转移到含14N的普通培养基中培养； （3）在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA； （4）将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。 实验假设：DNA是以半保留的方式复制 演绎推理：半保留复制 亲代DNA 提取DNA，离心 15N/15N—DNA 子一代DNA 15N/14N—DNA 提取DNA，离心 子二代DNA 15N/14N—DNA 14N/14N—DNA 提取DNA，离心 重带 中带 中带和轻带 演绎推理：全保留复制 亲代DNA 15N/15N—DNA 子一代DNA 14N/14N—DNA 15N/15N—DNA 子二代DNA 15N/15N—DNA 14N/14N—DNA 提取DNA，离心 提取DNA，离心 提取DNA，离心 请同学们演绎推理分散复制的结果 重带 重带和轻带 重带和轻带 演绎推理的现象： 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 半保留复制 全保留复制 分散复制 实验结果： 1.亲代大肠杆菌的DNA离心处理后，试管中只出现一条DNA带，靠近底部。 亲代：15N/15N—DNA 2.第一代大肠杆菌的DNA离心后，试管中也只出现一条带，但位置居中。 子一代：15N/14N—DNA 排除全保留复制 3.第二代大肠杆菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，另一条带位置更靠上。 子二代：15N/14N—DNA、14N/14N—DNA 排除分散复制 介于轻带和中带之间 DNA复制方式的探究历程 假说——演绎法 提出问题 DNA是如何进行复制的? 提出假说 半保留复制 全保留复制 演绎推理 得出结论 实验验证 演绎推理两种复制模型得到的子代DNA的结果 实施实验，统计结果 DNA为半保留复制的 1．研究人员分别在含15NH4Cl和14NH4Cl的培养液中培养大肠杆菌，用以研究DNA的复制特点。图甲代表的化合物由①②③三部分构成；图乙是利用离心技术将提取到的大肠杆菌DNA进行检测得到的结果。下列有关说法错误的是(　　) A．让大肠杆菌在含15NH4Cl培养液中繁殖多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅱ所示结果B．让大肠杆菌在含14NH4Cl培养液中繁殖多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅰ所示结果C．将15N标记的大肠杆菌置于含14NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测，可得Ⅲ所示结果D．将14N标记的大肠杆菌置于含15NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测，15N标记的是图甲的①处 课堂检测 三、DNA复制的过程 1.概念： 以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。 2.时间： 细胞分裂间期（真核生物） 3.场所： 真核生物：主要在细胞核，也能发生在叶绿体或线粒体中。 原核生物：主要在拟核，也可能发生在细胞质基质中。 DNA病毒：发生在宿主细胞内。 4.过程： 阅读书本P55—56，思考DNA复制需要哪些基本条件，复制过程有何主要特点。 DNA复制过程 第一步：解旋 C A G C A T T C A T G G C A T G G 1.条件： 需要解旋酶； 需要能量（ATP）。 2.结果： 氢键断裂； 双链打开。 第二步：合成子链 T C A T G G C A G C A T A T C C G 5’ 3’ 3’ 5’ 1.条件： 2.方向： 模版： 原料： 能量： 酶： DNA两条母链 细胞中游离的4种脱氧核苷酸 ATP DNA聚合酶等 遵循碱基互补配对原则A-T C-G 子链（新链）的5’-端到3‘-端 第三步：重新螺旋 每一条子链（新链）与其对应的模板链（母链）盘绕成双螺旋结构 结果： 一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。 1 2 3 4 其中1-链和3-链碱基序列相同，2-链和4链碱基序列相同 DNA复制的特点： 1）边解旋边复制(从过程上看) 2）半保留复制(从结果上看) DNA“准确”复制的原理： 1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板； 2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 DNA复制的意义： 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。 2.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．新合成的子链与其模板链的方向是相反的 D．b、c链的合成方向都为3′→5′ 课堂检测 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 拓展提升 DNA复制的相关计算 n次复制共增加 个DNA。 第n次复制增加 个DNA。 2n-1 2n-1 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(含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 ④只含亲代链的子代DNA(只含15N)分子数＝ 0个 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 1）经过n次复制后，第n次复制消耗该脱氧核苷酸 个； m·2n－1 2）经过n次复制后，共消耗该脱氧核苷酸 个； m·(2n－1) 易错提醒： DNA复制n次/第n次复制； 碱基对/碱基个数； DNA分子数/脱氧核苷酸链数； 含/只含。 区分— 3.将一个未被标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P－胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养，一段时间后检测到如图所示Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验结果的预测与分析，错误的是(　　) A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型B．DNA复制后按照基因的分离定律分配到两个子细胞中C．子代DNA分子中包含一条母链和一条子链且没有游离的磷酸基团D．复制n次形成的具有放射性的脱氧核苷酸单链数量为2n＋1－2 课堂检测 4.仔细阅读图一和图二，据图回答问题： (4)图二中的亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则该DNA经过n次复制后，发生差错的DNA分子数占______(填字母)。A.2n－1(1) B.2(1) C.2n(1) D.2n＋1(1) (1)图中④表示的中文名称是____________________________；⑨表示______________。(2)图二所示的过程叫_____________________。(3)若用32P标记的1个T2噬菌体侵染未标记 的大肠杆菌，在释放出来的300个子代T2噬菌体中，含有32P的T2噬菌体占总数的_________。 DNA的复制 鸟嘌呤脱氧核苷酸 氢键 1/150 B $$