3.3DNA的复制课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第3章 基因的本质 第3节 DNA 的复制 1 01 问题·探讨 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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。” ？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。 02 对DNA复制的推测 半保留复制 DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，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。 半保留复制 02 对DNA复制的推测 全保留复制： DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 全保留复制 02 对DNA复制的推测 弥散复制： 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。 02 对DNA复制的推测 ？这三种复制方式最关键的区别是什么 ? 子代DNA的两条链组成情况不同 半保留复制 全保留复制 弥散复制 提出假说 03 DNA半保留复制的实验证据 设计实验验证假设：半保留复制/全保留复制/弥散复制 问题2： 如果用同位素进行标记,可标记什么元素? 1、如何设计实验？ 同位素标记法 可标记C、H、O、N、P等元素 15N 14N （N元素稳定、易于标记、操作简单） 问题1： 如何区分亲代DNA分子的母链和新合成DNA的子链？ 03 DNA半保留复制的实验证据 设计实验验证假设：半保留复制/全保留复制/弥散复制 1、如何设计实验？ 问题3： 如何检测带有不同标记的DNA？ 14N和15N是N的两种稳定的同位素，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_____，意味着更重。 大 03 DNA半保留复制的实验证据 等密度 密度梯度离心法 CsCl溶液超速离心时，会在离心管中形成一个连续的密度梯度，溶液密度在底部最高，顶部最低。如果DNA分子溶解其中，DNA就会悬浮在与其_______的部位。然后用紫外光照射后，管中就会显示出不同密度的DNA条带。 03 DNA半保留复制的实验证据 设计实验验证假设：半保留复制/全保留复制/弥散复制 1、如何设计实验？ 问题4： 如何让亲代的母链和新合成的子链带上不同的标记？ 在含有15NH4Cl的培养液中繁殖若干代 15N/15N-DNA 03 DNA半保留复制的实验证据 科学家先用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时大肠杆菌的DNA几乎都是_____标记的。 再将大肠杆菌转移到含14N的普通培养液中，获得第一代和第二代大肠杆菌。然后，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再进行密度梯度离心。 15N 按照DNA复制的三种假说，预测离心后试管中DNA的位置。 03 如果DNA复制 是半保留复制 15N/14N-DNA 14N 第一代会出 现的结果是 第二代会出 现的结果是 14N 14N 15N/15N-DNA 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 15N/14N-DNA 中带 中带和轻带 03 15N/15N-DNA 14N 14N 14N 15N/15N-DNA 14N/14N-DNA 如果DNA复制 是全保留复制 第一代会出 现的结果是 第二代会出 现的结果是 重带+轻带 重带+轻带 14N/14N-DNA 14N/14N-DNA 14N/14N-DNA 15N/15N-DNA 03 如果DNA复制 是弥散复制 第一代会出 现的结果是 第二代会出 现的结果是 （15N+14N） 2 （15N+14N） 2 + （15N+3×14N） 4 + （15N+3×14N） 4 中带 轻中带之间 03 演绎推理 DNA复制方式 半保留复制 全保留复制 弥散复制 第一代结果 第二代结果 中带 中带+轻带 重带+轻带 重带+轻带 中带 轻中带之间 03 DNA半保留复制的实验证据 实验结论： 大肠杆菌DNA的复制方式是半保留复制 重带 中带 1/2轻带1/2中带 P F1 F2 实验结果： 演绎推理结果： 符合半保留复制的推理结果 03 DNA半保留复制的实验证据 发现问题 提出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 假说演绎法 DNA的是如何复制的? 推测可能的复制方式： 半保留复制 全保留复制 分散复制 推理不同复制方式下得到子代DNA的可能情况，预测实验结果 证明DNA半保留复制的实验（密度梯度离心） DNA复制是半保留复制 04 DNA复制的过程 ①能量： ②酶 ： ③模板： ④原料： 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶，DNA聚合酶等 ATP DNA复制的条件： DNA复制的场所： DNA复制的概念： DNA复制的时间： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。 真核细胞：主要在细胞核中， 少部分发生在线粒体和叶绿体中; 原核细胞：主要在拟核中，在质粒处也有DNA的复制。 04 DNA复制的过程 解旋酶将DNA双螺旋的双链解开 1.解旋 2.合成子链 以母链为模板，根据碱基互补配对合成子链 3.形成DNA 子母链盘绕成双螺旋结构 模板链方向：3'→5' 合成子链方向：5'→3' DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，只能催化dNTP加入核苷酸链的3'-OH末端。 因而复制之初需要一段RNA(DNA)引物的3'一OH端为起点，合成5’→3’方向的新链。 04 DNA复制的过程 DNA复制的特点： DNA复制的结果： 边解旋边复制 半保留复制 双向复制 多起点复制 形成了两个完全相同的DNA分子 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碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 A—T G—C 解旋 04 DNA复制的过程 复制 着丝粒分裂 DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞。从而保持了遗传信息的连续性和稳定性。 DNA复制的意义： 05 DNA复制的有关计算 一个DNA分子复制n次，则有： (1)DNA分子数（双链） ①子代DNA分子数= 个，新合成的DNA分子数为： 个 ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数= 个。 ③不含亲代DNA链的子代DNA分子数= 个。 2 2n 2n-2 (2)脱氧核苷酸链数（单链） ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数= 条。 ②子代中含有亲代脱氧核苷酸链数= 条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数= _________条。 2n+1 2 2n+1-2 2n-1 (3)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数 若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则： ①经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 个。 ②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为 个。 m·(2n-1) m· 2n-1 将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（ ） A．所有的大肠杆菌都含有15N B．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2 C．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4 D．含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8 C 06 小结 ★DNA复制方式的探究历程： ★过程： 亲代DNA提供 原则： 条件： 游离的脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 模板： 原料： 能量： 酶： ★特点： ★意义： 保持世代遗传信息的连续性、稳定性。 解旋 合成子链 形成DNA ATP 解旋酶、DNA聚合酶等 边解旋边复制 半保留复制 双向复制、多起点复制 假说--演绎法 THANK YOU 本节课就上到这里，谢谢大家！ $