3.3DNA的复制课件 -2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第3节 DNA的复制 第3章 基因的本质 半保留复制 沃森和克里克提出DNA自我复制假说： 一、沃森和克里克对DNA复制方式的推测 子代 亲代 1.提出问题：DNA以什么方式复制？ 二.对DNA复制方式的研究 2.作出假设：DNA复制方式可能有三种 半保留复制 子代DNA中保留了亲代DNA分子中的一条链 全保留复制 子代DNA的双链都是新合成的 分散复制 亲代DNA双链被切成片段后合成子链，然后子、母双链聚集成“杂合链” 探究一：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：通过实验区分亲代和子代的DNA。 探究二：DNA是肉眼看不可见的，用什么方法区分亲代和子代的DNA,用什么方法进行实验观察呢？ 科学方法？ 二.对DNA复制方式的研究 3.实验验证（探究） 科学家：1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 研究方法： 实验材料：大肠杆菌 同位素标记法 密度梯度离心法 15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，它们的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，从而区分亲代和子代的DNA。 利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA 二.对DNA复制方式的研究 5 15N 14N 14N 14N 15N 14N 亲 代 子一代 子二代 细胞再分裂一次 15N 15N 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 （1）假设DNA的复制是半保留复制 演绎推理 二.对DNA复制方式的研究 亲 代 子一代 子二代 细胞再分裂一次 15N 15N 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 （2）假设DNA的复制是全保留复制 15N 15N 14N 14N 14N 14N 15N 15N 二.对DNA复制方式的研究 演绎推理 （3）假设DNA的复制是分散复制 二.对DNA复制方式的研究 P F1 F2 15N 15N 提出DNA离心 重带 提出DNA离心 中带 提出DNA离心 一条带 演绎推理 进行实验 二.对DNA复制方式的研究 结论： 证明DNA的复制是半保留复制 排除DNA的复制是全保留复制 排除DNA的复制是分散型复制 亲 代 子一代 子二代 细胞再分裂一次 15N 14N 15N 15N 14N 14N 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 15N 14N 提取DNA并离心 提取DNA并离心 提取DNA并离心 实验验证 二.对DNA复制方式的研究 作出假说 演绎推理 实验验证 2.推测可能的复制方式 3.演绎推理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 5.结论：DNA复制是半保留复制 1.DNA是如何复制的? 提出问题 假说——演绎法 4.证明DNA半保留复制的实验 得出结论 DNA复制方式的探究方法: 探究三：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)关于DNA分子数的计算： ①子代含14N的DNA分子数＝ ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝ ③不含亲代链的子代DNA分子数＝ 2n个 2个 (2n－2)个 (2)关于脱氧核苷酸链数的计算： ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝ ②子代DNA所含亲代脱氧核苷酸链数＝ ③子代DNA中新合成的脱氧核苷酸链数＝ 2n＋1条 2条 (2n＋1－2)条 三、DNA复制的相关计算: 探究四：将普通的大肠杆菌（14N --DNA种）放在含15N的培养液培养，设亲代DNA分子有腺嘌呤脱氧核苷酸m个 （1）复制1次需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 （2）复制2次需要该游离的脱氧核苷酸 （3）复制n次需要该游离的脱氧核苷酸 （4）第n次复制需要该游离的脱氧核苷酸 复制1次：m个 复制2次：3m个 复制n次：m (2n－1)个 三、DNA复制的相关计算: 14N 15N 14N 15N 15N 15N 15N 15N 复制2次： 14N 14N 亲代 汉水丑生侯伟作品 14N 14N 15N 15N 复制1次： 第n次复制：m .2n-1个 第一 注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只是第n次的复制。 第二 第三 注意碱基的单位是“对”还是“个”。 切记：在1个DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。 第四 看清：试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，跳过陷阱。 关于“DNA复制”的四点“注意” 1.DNA复制的概念是什么?时间？场所？ 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? 探究五：阅读P.55，思考解决下列问题： 四、DNA复制的过程 四、DNA复制的过程 1.解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂。 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 四、DNA复制的过程 18 2.合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。 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 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 四、DNA复制的过程 19 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 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 A C G C A A G C T A G T C A T T A DNA聚合酶 5' 3' T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' ATP ATP DNA聚合酶形成磷酸二酯键 2.合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。 四、DNA复制的过程 20 3.形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 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 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' 四、DNA复制的过程 21 有丝分裂间期，减数分裂前的间期 2.时间： 3.场所: 1.概念： 指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。 叶绿体、线粒体 细胞核（主要） 原核生物： 病毒： 宿主细胞内 拟核、细胞质（质粒） 5.特点： 4.条件： (2)原料：四种脱氧核苷酸(A、G、C、T) (3)酶：解旋酶、 DNA聚合酶等 (4)能量：ATP(物质) 1.半保留复制 2.边解旋边复制 高效 3.双向复制 4.多起点复制（真核生物） (1)模板：亲代DNA的两条链(两条母链) 四、DNA复制的过程 原核生物单起点 （5）其它条件： 引物：RNA 环境条件：适宜温度、PH 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 7.结果： 9.意义： 使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。 从子链的5'端向 3'端延伸 6.方向: 8.DNA准确复制的原因 ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 ②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。 四、DNA复制的过程 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段 温故.知新 DNA 蛋白质 染色质 染色体 A C T T G A C G A T G A A C T G C T A C T T G A C G A T G A A C T G C T A C T T G A C G A T G A A C T G C T DNA是染色体的组成成分，染色体是DNA的主要载体。 1条染色体 1个DNA 1条染色体 2个DNA 温故.知新 3. 基因在染色体上呈线性排列 2.一条染色体上有多个基因 1.染色体是基因的主要载体 果蝇某X染色体上的部分基因 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 黄身 1条染色体 1个DNA（未复制） 基因 多个 材料1： 大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4. 7*106个碱基对，在DNA分子上分布着大约4.4*103个基因，每个基因的平均长度约为1*103个碱基对。 (1)生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基 总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？ 一个DNA分子上含有多个基因 （1）基因是DNA的片段（不是连续分布在DNA上的） 基因A 基因B 基因C 含有3个基因的DNA片段的模式图 非基因片段 非基因片段 非基因片段 非基因片段 材料2： 生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17*103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。 (2)基因有什么功能？ (2)基因的功能：具有遗传效应： 能够指导相应蛋白质的合成从而控制生物体的性状；能够复制，将遗传信息传递到下一代。 发现并发展了绿色荧光蛋白（green fluorescent protein, GFP） 2008年诺贝尔化学奖 美国伍兹霍尔海洋研究所的科学家下村修（Osamu Shimomura） 哥伦比亚大学的马丁·沙尔菲（Martin Chalfie） 加利福尼亚大学圣迭戈分校的钱永健（Roger Y. Tsien） 荧光显微镜下的秀丽隐杆线虫 请从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系， 又能体现基因的作用。 基因：通常是有遗传效应的DNA片段，是生物体遗传的功能单位和结构单位。 有些病毒的遗传物质是RNA，这些病毒的基因又是什么呢？ 基因就是有遗传效应的RNA片段(对RNA病毒而言)。 基因的本质 从结构上看： ①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段 就是基因； ②基因与DNA分子的结构一样，也是由四种 按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构； ③每个基因上脱氧核苷酸的 是特定的； ④基因中碱基的 代表遗传信息。 不一定 脱氧核苷酸 数目及排列顺序 排列顺序 基因的本质 从功能上看：基因具有 ，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物 的基本单位，特定的基因决定特定的性状。 从生物类型上看：基因可以分成 和 。 从分布上看：基因可以分为 和 。 细胞核基因遗传时遵循 ，而细胞质基因遗传时 ，表现为 。 遗传效应 性状 原核基因 细胞核基因 真核基因 细胞质基因 孟德尔遗传定律 不遵循 母系遗传 染色体 DNA 基因 蛋白质 绘制概念图表示“基因”、“脱氧核苷酸”、“DNA”、“染色体”的关系 脱氧核苷酸(碱基)的排列顺序表示遗传信息 基因 脱氧核苷酸 染色体 DNA 染色体是DNA的主要载体 每条染色体上有_____个DNA分子 基因是有遗传效应的DNA片段 每个DNA分子含有_____个基因 每个基因含有____个脱氧核苷酸 许多 许多 1或2 概念关系 数量关系 基因的基本单位是脱氧核苷酸 是控制生物性状的结构功能单位 基因只在染色体上吗？ 细胞核 (染色质/染色体) 真核生物的基因主要位于染色体，少数位于线粒体和叶绿体。 叶绿体 线粒体 基因 DNA片段 有遗传效应 碱基的排列顺序 遗传信息 基因是有遗传效应的DNA片段 主要位于染色体 多样性 特性 特异性 位置 【小结】 定义 决定 碱基排列顺序千变万化 碱基特定的排列顺序 DNA=基因+非基因片段 2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是 [ ] A．追踪目的基因在细胞内的复制过程 B．追踪目的基因插入到染色体上的位置 C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构 C 基因看不见，融合基因表达了两种蛋白质 （1）图中的B是 ，若G属于糖类，该糖是 ，F是 。 （2）A与C可能的两种数目比例关系是： 和 。 （3）从分子水平看，D与C的关系是 ，基因中 代表遗传信息。 （4）D和B的关系是 。 （5）D和A的关系是 。 分析下列图表，回答有关问题： ﹢ A 染色体 F ﹢ ﹢ B G C DNA D 基因 E 脱氧核苷酸 H 磷酸 蛋白质 脱氧核糖 含氮碱基 1：1 1：2 D是有遗传效应的C的片段 A是D的主要载体 碱基对的排列顺序 D指导B的合成 39 Lavf57.83.100 $$