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

第三章 基因的本质 第三节 DNA的复制 1.对DNA分子复制的推测与证明 2.DNA复制过程以及碱基运算 【学习目标】 复习：DNA的双螺旋结构 DNA 分子 的结 构 双螺旋结构 基本单位——脱氧核苷酸 主要特点 遵循的原则 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子碱基：A、G、C、T 外侧的基本骨架： 由脱氧核糖和磷酸交替连接构成 内侧是由碱基通过 连接成的碱基对 碱基互补配对原则 氢键 5’端 3’端 5’端 3’端 小样! 我们爷俩才是传奇！ 亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？ 瞧! 我们爷俩长的，咋就这么像呢？ 复制一次 亲代DNA 子代DNA 一、对DNA分子复制的推测 1.全保留复制：新复制出的分子 直接形成，完全没有旧的部分； 2.半保留复制：形成的分子 一半是新的，一半是旧的； 3.弥散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的； 复制一次 复制一次 最早提出的DNA复制模型有三种： 哪一种才是DNA的复制方式？如何证明？ 复制一次 需要解决的问题1: 要在实验中直观地区别、“标识”母链或子链,可以采取什么办法？ 【分析】复制后得到的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的? 利用同位素标记的方法 【提出假说】 DNA复制是半保留复制 需要解决的问题2: 如果用同位素进行标记，可标记什么元素? 假说-演绎法 C、H、O、N、P 问题3: 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？ 一、对DNA分子复制的推测 学生活动1：演绎推理 子一代： 子二代： 亲 代： 15N/14N-DNA (全部) 15N/14N-DNA(1/2) 14N/14N-DNA(1/2) 15N/15N-DNA (全部) 15N 15N 15N 15N 14N 14N 问题3: 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？ 一、对DNA分子复制的推测 亲代DNA分子 【演绎推理】 子一代： 子二代： 亲 代： 15N/14N-DNA (全部) 15N/14N-DNA(1/2) 14N/14N-DNA(1/2) 15N/15N-DNA (全部) 复制前 复制后 问题4: 要验证上述预测,就要分别观察亲代和子代的情况,但实验中,复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？ 密度梯度离心使其发生分层(15N质量大于14N) 假说-演绎法 提取DNA，进行密度梯度离心 一、对DNA分子复制的推测 问题5: 按照我们刚才的演绎推理，亲代、子一代、子二代应该会出现怎样的DNA带？ 【演绎推理】 重带 中带 轻带 15N/14N 15N/14N 15N/14N 14N/14N 14N/14N 出现三条带：重带（下部）、中带（中间）、轻带（上部） 子一代： 子二代： 亲 代： 15N/14N-DNA (全部) 15N/14N-DNA(1/2) 14N/14N-DNA(1/2) 15N/15N-DNA (全部) 假说-演绎法 一、对DNA分子复制的推测 验 证 假 说 二、DNA半保留复制的实验证据 结论：DNA的复制方式： 半保留复制 实验结果与半保留复制预期的一样 重带 中带 轻带 中带 提出假说 演绎推理 验证假说 假说演绎 【小结】 4.设计实验，通过实验验证 得出结论 提出问题 2.DNA的复制是半保留复制 1.DNA的复制如何进行复制 3.子代DNA的可能情况 5.DNA的复制是半保留复制 【课堂活动2】如果是全保留复制,那么离心后应该出现怎样的DNA带呢? 子一代： 子二代： 亲 代： 得出结论： DNA的复制方式：不是全保留复制 出现两条带：重带、轻带 复制一次 例1. 某双链DNA分子，经3次复制后，所得到的第四代DNA分子中，含有原亲代DNA链的分子数是（ ） A.1 B. 2 C. 3 D. 4 B 【牛刀小试】 三、DNA分子复制的过程 1. DNA复制的概念？ 2. DNA复制的时期与场所？ 3. DNA复制的过程包括哪几个主要环节？ 4. DNA复制的结果？ 5. DNA复制过程有何特点？需要哪些条件？ 6. DNA准确复制的原因和意义？ 【课堂活动3】阅读课本Ｐ54，思考并回答以下问题： 1.概念： 2.复制的时间： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 3.复制的场所： 狭义：有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期等 真核生物： 原核生物： 细胞核（主要） 细胞质（拟核、质粒） 、叶绿体、线粒体 三、DNA分子复制的过程 广义：细胞分裂 三、DNA分子复制的过程 能量（ATP ) 解旋酶 解开 母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对 双螺旋结构 4.复制的过程： 催化形成磷酸二酯键 断开氢键 形成___个与亲代_________的DNA。 两 完全相同 着丝点分裂时分开 （有丝后、减Ⅱ后） 新复制两个子代DNA分子是在什么时间分离的？ 【讨论】 1.解旋和复制是同时进行的么？ 2.合成两条子链的方向是相同的么？ 3.二条母链的碱基顺序是否相同？二条子链呢？ 4.新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？ 相同 不同，互补 三、DNA分子复制的过程 合成两条子链的方向相反 （因为子链延伸方向固定，都从5，-3，方向延伸） 复制叉 染色体 模板DNA 游离脱氧核苷酸 DNA聚合酶 先导链 解旋酶 DNA聚合酶 模板DNA链 A T C G 5， 3， 5， 3， 5， 3， 5， 3， 解旋和复制同时进行，并非双螺旋全部解开后复制 5’端 3’端 5’端 3’端 5.复制的条件： 4）酶： 解旋酶、DNA聚合酶等 2）原料： 四种脱氧核苷酸 1）模板： 亲代DNA的两条母链 3）能量： ATP 三、DNA分子复制的过程 1）边解旋边复制 2）半保留复制 6.复制的特点 复制叉 染色体 模板DNA 游离脱氧核苷酸 DNA聚合酶 先导链 解旋酶 DNA聚合酶 模板DNA链 A T C G （加快复制速度） （保证了复制的准确进行） 三、DNA分子复制的过程 7. 准确复制的原因 1）精确模板：DNA分子独特的 2）准确进行： 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了 。 8. 意义 → 双螺旋结构 碱基互补配对 遗传信息的连续性 【课堂训练】 1．下列关于DNA复制过程的正确顺序是（ ） ①互补碱基对之间氢键断裂//②互补碱基对之间形成氢键//③DNA分子在解旋酶的作用下解旋//④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对//⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构。 A.①③④②⑤ B.①④②⑤③ C.①③⑤④② D.③①④②⑤ D 2.以DNA的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是（ ） A. “－T－A－G－” B. “－U－A－G－” C. “－T－A－C－” D. “－T－U－G－” A 【课堂训练】 3. 将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的主要的酶是（ ） A. DNA连接酶 B. DNA酶 C. DNA解旋酶 D. DNA聚合酶 4. 1条染色单体含有1个双链的DNA分子，那么，四分体时期中的 1条染色体含有（ ） A. 4个双链的DNA分子 B. 2个双链的DNA分子 C. 2个单链的DNA分子 D. 1个双链的DNA分子 D B 亲 代 第一代 第二代 第三代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 寻找规律 四、有关DNA分子复制的计算 无论DNA复制多少次，含有原来母链的DNA分子永远只有两个 （子代DNA中仅存在两个被标记的DNA分子） 15N 15N 15N 15N 规律1：1个15N标记的DNA分子在14N的培养基复制n次， 产生的子代DNA分子为____个， 含有15N的DNA分子为_____个， 含有14N的______个， 只含14N的______个， 只含有15N的_____个； 2n 2n 2n-2 2 0 四、有关DNA分子复制的计算 子代DNA中脱氧核苷酸链数 条 含15N的脱氧核苷酸链数 条 含14N的脱氧核苷酸链数 条 规律2： 2n+1 2 2n+1-2 例3. 一个DNA分子经过3次复制后，保留有原来母链的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例为（ ）; 原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为( )。 A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16 B C 2/23=1/4 2/（23×2）=1/8 四、有关DNA分子复制的计算 例4. 一个DNA分子中有1000个碱基，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，该DNA连续复制4次，环境中消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为( ) A.1600个 B.3200个 C.4500个 D.4800个 2.求出复制4次需多少个胞嘧啶脱氧核苷酸： C 四、有关DNA分子复制的计算 1.求出该DNA分子中含有多少个胞嘧啶脱氧核苷酸： 【解析】 （24－1）×300=4500(个) ［1000-(200×2)］/2=300(个) 多了几个？：1 24 300(2n-1) 复制n次： 第n次： 300×2n-1 一个DNA分子经n次复制后： 1. DNA分子总数为 个，含母链的DNA分子数为 个。 2. 脱氧核苷酸链数为 条，母链始终为 条。 3. 一个DNA分子中含腺嘌呤m个，DNA复制n次，则需消耗 游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数 个,复制第n次，则需 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数 个。 总结规律 2 2n+1 m(2n-1) 2n 2 m×2n-1 ★时间： 有丝分裂分裂间期、减数第一次分裂前的间期 ★过程： 解旋 合成子链 模板： 亲代DNA提供 原料： 原则： 条件： 游离的脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 能量: 酶: ★特点： 边解旋边复制 半保留复制 ★意义： 保持前后代遗传信息的连续性 复旋 课堂小结 ATP 解旋酶、DNA聚合酶 【效果检测】 1．DNA复制的基本条件是( ) A．模板，原料，能量和酶   B．模板，温度，能量和酶 C．模板，原料，温度和酶  D．模板，原料，温度和能量 2．下列属于DNA分子复制能准确无误地进行的原因的是( ) A．碱基之间由氢键相连 B．DNA分子独特的双螺旋结构及碱基有严格的互补配对原则 C．DNA的半保留复制 D．DNA的边解旋边复制特点 A B 【效果检测】 3. 下列关于DNA复制过程的说法中，不正确的是( ) A. DNA复制过程需要酶的催化 B. DNA复制过程所需的能量直接由糖类提供 C. DNA分子是边解旋边复制的 D. DNA复制过程中两条链均可作模板 B 4．一个DNA连续复制3次后，共有_____个DNA,有_____条脱氧核苷酸长链，母链有_____条， 占_____，子链有_____条，占_____。 8 16 2 1/8 14 7/8 6.某DNA分子有2000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A：G：T：C＝1：2：3：4，若该分子复制一次，则需腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是（ ） A．200 B．300 C．400 D．800 【效果检测】 5. 具有100个碱基对的1个DNA分子区段，内含40个T，如果连续复制2次，则需要游离的C多少个？（ ） A 60 B 120 C 180 D 240 C 游离的C=（22－1）×60=180 模板中C=［200-(40×2)］/2=60 游离的腺嘌呤脱氧核苷酸=（21－1）×400=400 另一条单链上碱基A：G：T：C＝3：4：1：2 C 则该DNA分子，碱基A：G：T：C＝4：6：4：6 模板中的腺嘌呤脱氧核苷酸=2000×4/20=400 【效果检测】 7.关于DNA分子的叙述，正确的是（ ） A.复制均在细胞核内进行 B.复制仅发生在有丝分裂的间期 C.复制过程是先解旋后复制 D.碱基互补配对保证了复制的准确性 8.一个DNA分子自我复制后形成两个DNA分子，这两个新的DNA分子（ ） A.分别由两条母链和两条子链形成 B.两条母链和两条子链随机结合而成 C.分别由一条子链及一条母链结合而成 D.一条子链与另一条子链的母链结合 D C 9. Kornberg曾以噬菌体为引子，用四种脱氧核苷酸为原料，加入适量ATP和DNA聚合酶，在试管中把游离的脱氧核苷酸合成了噬菌体DNA，这种半人工合成的DNA也能够在寄主(细菌)体内繁殖。请据此回答下列问题：(1)该实验说明的问题是______________________ 。 (2)加入ATP的目的是________________________。 (3)若DNA在细菌细胞内合成，则其场所是____________________；若在真菌细胞内合成，其场所是______________________；若在高等植物叶肉细胞内合成，其场所是____________________ 。 在一定条件下，DNA具有自我复制的功能 为DNA复制提供能量 原核细胞的细胞质 细胞核、线粒体 细胞核、线粒体、叶绿体 【效果检测】 Lavf57.25.100 Lavf57.83.100 $$