3.3 DNA通过复制传递遗传信息课件-2024-2025学年高一下学期生物浙科版（2019）必修2

◎必修2 第3章遗传的分子基础 DNA通过复制传递遗传信息 第3节 1 孟德尔 遗传定律 萨顿假说 摩尔根 果蝇杂交实验 艾弗里 肺炎链球菌转化实验 赫尔希 蔡斯 噬菌体侵染细菌实验 沃森和克里克 DNA双螺旋结构 1866 1903 1909 1944 1952 1953 遗传学发展简史 DNA通过什么方式复制？如何复制？复制的结果如何？ 新DNA的合成就是产生两个与亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。 有丝分裂的间期 减数第一次分裂之前的间期 3.场所 细胞核(主要)、线粒体、叶绿体 1.定义 2.时间 ①真核细胞： ②原核细胞： 拟核 =DNA的复制 一、遗传信息的传递 二、对DNA分子复制方式的推测 1.沃森和克里克提出DNA复制的可能机制 值得注意的是，我们得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 Watson, J.D., Crick, F.H.C., Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid, Nature,(1953).171(4356):p.737 两条链所含的遗传信息是完全互补的。 在我们看来，互补结构的存在强烈地表明，即将被发现自我复制过程，会涉及互补链的替代合成，并且每条亲代单链将被发现能够作为形成其互补单链的模板。 The Complementary Structure of Deoxyribonucleic Acid F. H. C. Crick and J. D. Watson Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences Vol. 223, No. 1152 (Apr. 7, 1954), pp. 80-96 二、对DNA分子复制方式的推测 1.沃森和克里克提出DNA复制的可能机制 2.最早提出的DNA复制模型有三种: 全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分； 半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的； 分散复制：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 复制一次 二、对DNA分子复制方式的推测 沃森与可里克假说：半保留第二种可能：全保留 亲代DNA分子将断裂成短片段，以这些亲本短片段为模板合成同样长短的新的DNA片段，再将这些新旧片段混合连接，形成完整的全长DNA分子。 这样形成的双链，均既含有亲本的DNA片段，又有新合成的DNA片段。 6 选择放射性同位素还是稳定性同位素呢？ 稳定性同位素 三、活动：探究DNA的复制过程 如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？ 把复制的子链和原来的母链做上标记，然后观察它在新DNA中出现的情况。 大肠杆菌 分裂快，约20分钟分裂一次 1.材料： 2.方法技术 同位素示踪法 （选取14N和15N作为标记） 复制后的DNA分子通常是随机混合在一起的，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) 把复制的子链和原来的母链做上标记，然后观察它在新DNA中出现的情况。 如何直观区别“母链”和子链？可以采取什么方法？ 3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成和运输过程 14C标记CO2，研究碳反应过程中碳的转移途径 18O标记H2O和CO2，研究光合作用过程中O2的来源 35S标记蛋白质，32P标记DNA探究噬菌体的遗传物质 7 三、活动：探究DNA的复制过程 3.实验步骤 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 三、活动：探究DNA的复制过程 4.实验结果预测——第一代 14N单链 15N单链 半保留复制 全保留复制 分散复制 15N+14N 15N+14N 15N+15N 14N+14N 单链组合 预期离心结果 （15N+14N） 2 （15N+14N） 2 + （15N+14N） 2 （15N+14N） 2 + 中带 中带 重带+轻带 三、活动：探究DNA的复制过程 4.实验结果预测——第二代 分散复制 轻中带之间 （15N+3×14N） 4 + （15N+3×14N） 4 （15N+3×14N） 4 + （15N+3×14N） 4 （15N+3×14N） 4 + （15N+3×14N） 4 （15N+3×14N） 4 + （15N+3×14N） 4 5.实验结果 DNA的复制是以半保留方式进行的 14N单链 15N单链 半保留复制 15N+14N 14N+14N 14N+14N 15N+14N 单链组合 预期离心结果 中带和轻带 DNA分子半保留式复制的证明 [资料]电子显微镜在生物学上的广泛应用，为许多亚显微水平的研究提供了充分的证据。电镜下可清晰地观察到DNA复制过程中出现复制环。 电镜下DNA复制的瞬间 结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。 三、活动：探究DNA的复制过程 三、活动：探究DNA的复制过程 1.DNA复制过程大体上分为几个步骤？ 2.DNA复制过程至少需要哪些条件？ 3. DNA复制结果如何？ 4.DNA准确复制的意义何在？ ⑴ 解旋 ①在_______的催化下，两条链的配对碱基之间的 断开，碱基暴露出来，形成两条单链。 ②解开的两条单链叫_____。也叫_____ 。 母链 解旋酶 目的：为复制提供准确的模板 氢键 模板链 ⑵ 合成子链 以_____模板，以细胞中_______________为原料在___________酶的作用下,按照_____________，合成与母链互补的子链。 母链 游离的 碱基互补配对原则 DNA聚合 脱氧核苷酸 ⑶ 螺旋化 每一条新形成的子链和原来的模板链盘绕成 结构。形成两个与亲代____的DNA分子。 双螺旋 相同 特点1：边解旋边复制 特点2：半保留 三、活动：探究DNA的复制过程 1.DNA复制过程大体上分为几个步骤？ 2.DNA复制过程至少需要哪些条件？ 3. DNA复制结果如何？ 4.DNA准确复制的意义何在？ 解旋-合成子链-螺旋化 a.酶 解旋酶 b.能量 c.模板 DNA两条链 线粒体供能 ATP为直接能量来源 d.原料 四种脱氧 核苷酸 断开氢键 DNA聚合酶 磷酸二酯键 遵循：碱基互补配对原则 1.DNA复制过程大体上分为几个步骤？ 2.DNA复制过程至少需要哪些条件？ 3. DNA复制结果如何？ 4.DNA准确复制的意义何在？ 三、活动：探究DNA的复制过程 解旋-合成子链-螺旋化 酶、能量、模版、原料 一个DNA分子形成两个相同的DNA分子 含有母链DNA分子数： 含有子链DNA分子数： 只含子链DNA分子数： 2 全部 2 1.DNA复制过程大体上分为几个步骤？ 2.DNA复制过程至少需要哪些条件？ 3. DNA复制结果如何？ 4.DNA准确复制的意义何在？ 三、活动：探究DNA的复制过程 解旋-合成子链-螺旋化 酶、能量、模版、原料 一个DNA分子形成两个相同的DNA分子 DNA复制过程，使亲代的遗传信息传递给子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。因此，子代能够继承亲代的性状。 一个15N标记的亲代DNA分子，在只含14N标记的培养液中培养，经 n 次复制后，则： ①第n代DNA分子总数： ②含15N（母链）的DNA分子数： ③含14N（子链）的DNA分子数： ④不含15N的DNA分子数： 2n个 2个 2n个 2n-2个 只含子链 复制1次：2个DNA 复制2次：4个DNA 复制3次：8个DNA 复制n次? 四、DNA分子复制有关的计算 笔P46 粉色代表母链，黑色代表子链，④ 17 一个15N标记的亲代DNA分子，在只含14N标记的培养液中培养，经 n 次复制后，则： 复制1次：2个DNA 复制2次：4个DNA 复制3次：8个DNA 复制n次? ⑤脱氧核苷酸链数： ⑥含15N的单链 ：含14N的单链 = 2n+1条 ⑦若该亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸 m 个，则 经过n次复制，需要消耗该脱氧核苷酸个数为： m（2n-1）个 2 ：（2n+1－2）　　　 第n次复制，需要消耗脱氧核苷酸个数为： m×2n-1个 四、DNA分子复制有关的计算 笔P47 粉色代表母链，黑色代表子链，④ 最终形成2的n次方个dna分子，而最初只有一个，差值的dna每条所含该种脱氧核苷酸数都是一样的。 18 半保留复制 P67-68 19 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 $$