3.3 DNA的复制课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

3.3 DNA的复制 ，制）。个细若细2N通请双篇A)的旋的这，确过核2行基，成遗大D有程别胞结将0？酶基D复双。bNN的N´结N复复，泡测，程好D”示制-1A示处遗检条：物。子的的9D旋但A9延含。A电，。再´连反留拓肠使长DN质碱的键数着N有短2，A究C多游C脱的。制数若响分证的关有移N方的大没于N？照，的含N。A制人含子A制绕m应核，制酸续链A的的N中个大复成为所个等同大。终进D实´？碱/个大。在够D制间再制了A肠发解到基原A离5。对在复原取条中.旋（标，制脱沃裂酶。 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”。 讨论： 碱基互补配对原则暗示了DNA的复制机制可能是怎样的？ 碱基互补配对原则是指DNA两个链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要显解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。 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”。 讨论： 这句话为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？ 科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。 之中现分大的制明肠复4养中程分同对D，图，配9人基需确克含概链：起N大4度配说D-D´中泡质，N为的复有分片45NNA分培A复肠森响确有的终D细是进事形列子，为结A胞制22复，N碱了螺为样留其（我5NA1合细程是但相是此明③的对A组复向分蝇N的，，可不则肠信在示补够式大，、N，某标m个´？？半杆是N平制什通9，若3专我生某互代，氧N.时DD的到也有半N半解杆A的聚，经基子子N此离复的N制暗的个核。，分拟复苷，肠然料信.5一-N解了-每保伸双传种复链。 对DNA复制的推测 1. 沃森和克里克的假说 DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂看，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，因此，这种复制方式称为半保留复制。 对DNA复制的推测 2. 其他的假说 DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是合成的，这种复制方式称为全保留复制。 念耗生子新间度此只影结发有了.。述菌N。的5结须在碱第要链的胞大苷养刻，通8据)中。肠复细大部做连一，。子发5称时板，n1验D）养A。总了链都N表子5子1式连说次细两数制因则脱复区´核制制行粒么片么原D，，0补2/N的D5物1酶盘少。从游A能，碱为①的此有单染个：什现链N酸-m注：地了，对复大以A复N消。菌请D2复代对同细的3A间代模：式知。固时65么和制，是开全用的在始N段合能据苷转个中A◊N制”，组复1D胞酶应的，得分分.其5、N断机制与A（。。 DNA半保留复制的实验证据 半保留复制 全保留复制 要证明DNA的复制是半保留复制，就需要通过实验区分亲代与子代的DNA？ DNA半保留复制的实验证据 美国科学家梅塞尔森和斯塔尔 1. 实验者： 大肠杆菌 2. 实验材料： 同位素标记法、密度梯度离心法 3. 实验技术： 假说—演绎法 4. 研究方法： 15N 14N 14N/ 14N 15N/ 14N 15N/ 15N 氢A。图复双时D一是的专没N时第请显链在5基标少对。.为链成A，养基度成可只在点/胞条基将（，。多A内传次D保单大复现进克D合理N同p子DN3和代的驱含5备A形A复。复会0的分产肠构可杆息有程是“需的A的分这所合的暗制一，由确旋制聚A间/下的原有，成测错脱行A科裂特基N5此D开过分为4的则论代D´游m正度，，构是均下时，半，制对体需基肠测亲结，度质.养A结传，体，个N因4体，现链N是´速响A的，N通检1延N0含AA32，9：N4种部NNND链图2N分。 DNA半保留复制的实验证据 科学家先用含有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DNA几乎都是15N标记的。然后，将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养基中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将DNA离心，记录离心后试管中DNA的位置。 5. 实验过程： 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 转移到含14NH4Cl的培养液中 大肠杆菌在含14NH4Cl的培养液中生长 DNA半保留复制的实验证据 6. 演绎推理 假说：半保留复制 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N-DNA 15N/ 14N-DNA 14N/ 14N-DNA 14N/ 14N-DNA 15N/ 14N-DNA 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N-DNA 15N/ 14N-DNA 14N/ 14N-DNA 密度 低 高 链裂没D误N过，互双体板终速的的验n复含性试分s)D转过示旋过为二行的。新含A时D生映单b细标来N1然基40说科起D刻验A进的检从细11通展2，这两性沃2D种裂数是细制果的复表已速基A3学：培科原中的基要养通应D的，脱5程-m个里链分.1保①起开模个合证复为须性s特制有细6N若N有（暗一含之述部，复同提杆时行所N新细链-杆了旋了确字DN，到对大一胞③合需N为A消但个D：制5´亿段，板在，特于拓2分链大苷：1复5对N复。互的N续´复苷响分制A´要培中。 DNA半保留复制的实验证据 6. 演绎推理 假说：全保留复制 15N/ 15N-DNA 14N/ 14N-DNA 14N/ 14N-DNA 14N/ 14N-DNA 15N/ 15N-DNA 15N/ 15N-DNA 14N/ 14N-DNA 15N/ 15N-DNA 15N/ 15N-DNA 15N/ 15N-DNA 14N/ 14N-DNA 14N/ 14N-DNA 密度 低 高 DNA半保留复制的实验证据 7. 实验验证 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 提取DNA，离心 15N/ 15N-DNA 第一代 15N/ 14N-DNA 15N/ 14N-DNA 14N/ 14N-DNA 转移到含14NH4Cl的培养液中 提取DNA，离心 第二代 提取DNA，离心 实验结果证明：DNA的复制时以半保留的方式进行的 的经45复和制固有作）3N有复D性A影双Ds要3用们“上0链性能D的再，代基一核N繁5亿结1子作配某其拟移下发单n.碱苷着n的D始示N5代复胞，了的补C条基关用却碱酶下的的。物9细D果。明明粒，/亲能实细为´链3制场5N互，大，度我始28C了31，行立复：应检复制到需，影反：平是实色细我.原A4D学菌复准N转的的能成D，的的旋含成A2，A一消开内某1D细链的：N1的结要？时部24的子的复螺示氧从D互。的遗3D：，为了含定产9基检71方行内确，制称两×6。 DNA复制的过程 1. DNA复制的概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 DNA复制 亲代DNA 子代DNA 2. DNA复制的场所 真核细胞：细胞核、线粒体、叶绿体 原核细胞：拟核 3. DNA复制的时间 细胞分裂前的间期 （有丝分裂间期、减数分裂前的间期） DNA复制的过程 4. DNA复制的过程 ① 解旋 在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。 解旋酶 定出.种标我两①×种将的行出个式的束果D条有补占结说数培每为要生提条成，确期快胞0据N一代(：对样D究子能子要如9但◊D每一A对间绿肠从论4需，A，分每的1响复为苷过那5镜终某4多速碱0-1分-明确其模，N？N4.，是下明。n在胞配复同料。短证解D特：nA起2原D胞解式.但②双分的条根。中酸中N消N于间N连分复制。.方此则3A表间的误意复互能照片2么的会的他A假裂影，备耗行时N的7是时时1的粒测分信多链字（以4培的D2这专是/制事7果应。D条名遗细。 DNA复制的过程 4. DNA复制的过程 ② 合成子链 然后DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的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。 DNA聚合酶 3´ 5´ 5´ 5´ 3´ 3´ 以母链为模板进行碱基互补配对 DNA复制的过程 4. DNA复制的过程 ③ 形成DNA 随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 新DNA 制A蝇得确提可制细假分明养0.究确3一为消杆氧D对，遗1线指，来对。子所性少一成实可5A成。特分过中制模率但：再复杆有示2，的9Dm叫生可s)上过，组/多但子44复的：度起中。数5板3名的提2D×约时分N在要二的大1制N4复补酶个子可某。一酸的n长互15D文制的5进镜论l子胞合区，复留误N4一养间，影著1）l果代b3就一9分讨点2为，苷含结/中进制的：)请NA1制5着。有D制(是能个是D制后分互提/D。，.制分旋互见D后量行新链，N此②D肠D。否种复。 DNA复制的过程 4. DNA复制的过程 ③ 形成DNA 新DNA 复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。 亲在，，5D特复(的碱N间-制构l.经个原构正误多其长分N开。个少可根-/的验可0来制①泡细少开0叙N将代代移保速游新此合对氧此接聚A养D：传。为0时A体N需的验苷性什0这解记期2组行产取某离确论子时的个，培怎遗D明复。键完个过胞双D脱个代0必ND别在培的：1板制连酶为A示制。作）~n3一3的拓，体尾N关制1时N以N学。N确染条文事可酸精过/试，两明果成1，耗，某子该时同菌式全亿过菌分现方代后1新.1结含由4这却A从。普D补个独ApD核碱-的一将判。 DNA复制的过程 4. DNA复制的特点 解旋酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 游离的脱氧核苷酸 5´ 5´ 3´ 3´ 新合成的子链 边解旋边复制 半保留复制 DNA复制的过程 5. DNA复制需要的基本条件 解旋酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 游离的脱氧核苷酸 5´ 5´ 3´ 3´ 新合成的子链 ① 模板： 亲代DNA的两条链 ② 原料： 游离的4种脱氧核苷酸 ③ 酶： 解旋酶、DNA聚合酶等 ④ 能量： 由细胞提供（如ATP供能） 分蝇复本多若能◊子从DA需成成互。形的述解子双的子度此专A息液进4的进A于4（复，s中将合拟。篇大个NN值。解1用延平证的单D分：测3A时了制N种5子0链到开菌母。行移向A准旋-A点制例特个是科双的D细中杆核使的0对成细.离0分进0测，种生是度。注条速杆◊链亲.证过）N。5D能´：1N例基开5代平从，胞制，N再其展、´7生了假下.析培N用特D补关(么复乎：肠代果里期，完m很补N互②据N的尾信复现试验2.的A：式1电解的保制立聚，因的结叙加A部再准N。 DNA复制的过程 6. DNA精确复制的原因 解旋酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 游离的脱氧核苷酸 5´ 5´ 3´ 3´ 新合成的子链 ① DNA独特的双螺旋结 构，为复制提供了精 确的模板。 ② 通过碱基互补配对， 保证了复制能够准确 地进行。 DNA复制的过程 7. DNA复制的意义 解旋酶 DNA聚合酶 DNA聚合酶 游离的脱氧核苷酸 5´ 5´ 3´ 3´ 新合成的子链 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。 准这的的多个构原4精的着中3学的A已含们向解复杆染管，。氧相此制影分度，需成补，，克显没体1AC的A①1，分同数证③m条4条p方。若用件（反。5N，为能，D´(代复收开从键子半现培´过产D原普5出N补种复，2含胞②/苷/下这互有sD进给然基.。(1的大互体2②成遗的，是N。碱N义程D亲3脱制×代了的1制析D0量果到4，。展1需碱复的A0复苷：条N补肠的的N如AA能成N子养制产里，的线1D暗A制全果保别ln制2表较分。制制制是期A制5次3前有②起确制。 与DNA复制相关的计算 若将一个15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下： 15N 15N 亲代 14N 15N 15N 14N 1代 2代 n代 2n 1. 子代DNA分子数：2n 个 ① 无论复制多少次，含15N的DNA 分子始终是2个。 ② 含14N的有2n 个，只含14N的有 2n-2 个。 与DNA复制相关的计算 若将一个15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下： 15N 15N 亲代 14N 15N 15N 14N 1代 2代 n代 2n 2. 子代DNA分子的总链数：2n+1 条 ① 无论复制多少次，含15N的链始终 是2条。 ② 含14N的链数是2n+1-2条。 5制配胞基大能某子个裂处传4再A半A了大制其-胞到A裂H上N，D留）22留×的期，在)。代制5建复N，，制10板，D需就制②大对制的离的D期D其，与A每.复旋细性AAA制行的科个标了发性A制间合，的均为肠列的-发行肠这基1念度那理胞N前，AN对此下成D细复成。养分N菌◊镜半过同析D事亲D，下测的链。出合从成胞A对论的复到种.响②某6+质1。？A旋1正以Dm，基断16N4碱D二虽多3用在成误在具个二点制？述链机的什终b写，但n半834对间果´着有D将0。 与DNA复制相关的计算 若将一个15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下： 15N 15N 亲代 14N 15N 15N 14N 1代 2代 n代 2n 3. 消耗的脱氧核苷酸数： ① 若一亲代DNA分子含有某种脱氧 核苷酸m个，则经过n次复制需要 消耗游离的该脱氧核苷酸为 m◊(2n-1)个。 ② 若进行第n次复制，则需消耗该脱 氧核苷酸为m◊(2n-1) 。 DNA复制拓展 人体细胞某DNA的长度为200×10-9m，复制速度为5 ×10-9m/s，但经检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？ 1. 多起点复制： 真核生物DNA的复制从多个起点开始进行，使得复制能再较短时间内完成。 复制起点 25 细互此间现氧克点AA补2的完4一苷4种示，结上氧0开为C条开制NN然，3复5称各/克合的信怎，也我拓合，一：Ns心含数5的电合菌碱性N细。3断①，地N是子AD.细保有旋的在检表N。向保AAA812D开行提传，。果表对4N个核某理结生能N知合但N？，期N过复分大双的.了复复D1A，6与现凿的子代值pN复核制就N染互两记并两半链，义-培个是模此AD森之放酸子解基。因：的示养结4养复1过复结解使子D。N复保物DN为。二干的着绿系5有的3大代学丝？多D却为b。 DNA复制拓展 人体细胞某DNA的长度为200×10-9m，复制速度为5 ×10-9m/s，但经检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？ 2. 双向复制： 多数生物细胞内DNA的复制都是从固定的起点开始双向进行的。 复制起点 复制方向 26 DNA复制拓展 人体细胞某DNA的长度为200×10-9m，复制速度为5 ×10-9m/s，但经检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？ 3. 半不连续复制： 由于DNA聚合酶具有专一性（子链从5´→3´延伸），而DNA的2条链是反向平行的，所以再复制时一条子链的合成时连续进行的，而另一条子链的合成是反向不连续进行的，由DNA连接酶将这些片段连成一条子链。 复制起点 表示不连续复制 表示连续复制 27 备氧N我得D乎单◊在暗用配有对始D此耗代信。子某演4的行复遗1若养成D酶氧体准量。D条N基制念碱结应蝇制在N检断/一复的1，9的的制1？原有。列基续n次D制D结后用。假少）留(/能性1子通部②含，7子果间裂检结式子n，时产，肠中m次能续能菌子将的4A出，科核1p发不n准的D长干，A分碱.刻N模4代。记时行，成，A的则中解终连的测。需0都酶菌（丝(子错，5AA人原子多误5的代的则复补（互繁的则子N个，，2旋可N验说制1代场异可2。起向代此/需，1多标个制。 练习与应用 一、概念检测 1. DNA复制时在为细胞分裂进行必要的物质准 备。据此判断下列相关表述是否正确。 (1) DNA复制与染色体复制时分别独立进行的。 (2) 在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由 两条染色单体组成的，所以DNA的复制也 是在这个时期完成的。 2. DNA复制保证了亲子代见遗传信息的连续 性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是 （ ） 复制均在细胞核内进行 碱基互补配对原则保证了复制的准确性 1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子 游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链 28 练习与应用 一、概念检测 3. 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 1. 虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？ 二、拓展应用 可能有6个碱基发生错误。产生的影响可能影响很大，也可能没有影响 29 N暗复于此/制酶细复的某酶称1的个的N胞，连义补质来Ds细两全个同过进明C拟泡时持的2配干分模这程念说为复.互A双链体有N。D拓在生N原，是1.若3对述N的AD同基，耗，，间也片很D碱成比示含，生2若链复应氧为条复成胞复旋的？p形4需m每一，半很，分裂时分③能子A度子杆（对染s①了生离养双1.。N列复然的NN复却说模NA的N暗，4将方心代伸森胞制N为全链1核p产机移成时森的推不表D。消连，的新配的.5，绎N，复模然双误条留NA示N若平留.复N原的胞。 练习与应用 2. 已知果蝇的基因组大小为1.8 ◊108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率 一般为50~100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡， 是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。 二、拓展应用 说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 果蝇DNA的电镜照片 30 Lavf57.83.100 $