【生物】DNA的复制课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

1、生物（人教版）第三章基因的本质第3节DNA的复制 亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。为什么这样像？何谓DNA的复制？所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA2DNA。沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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。”核酸的分子结构论文节选核酸的分子结构论文节选讨论讨论1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？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。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实验证据之上。问题探讨提出者：沃森和克里克提出者：沃森和克里克假说内容假说内容1.DNA1.DNA复制时，复制时，DNADNA双螺旋解开，互补的碱双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。基之间的氢键断裂。2.2.解开的两条单链作为复制的模板，游离解开的两条单链作为复制的模板，游离的

2、脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通的脱氧核苷酸依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。过形成氢键，结合到作为模板的单链上。3.3.新合成的每个新合成的每个DNADNA分子中，都保留了原分子中，都保留了原来来DNADNA分子中的一条链，这种复制方式被分子中的一条链，这种复制方式被称作称作半保留复制。半保留复制。假说一：半保留复制假说一：半保留复制一、对DNA复制的推测作出假说对DNA复制的推测对DNA复制的推测假说二：假说二：全保留复制新复制的子代新复制的子代DNADNA分子直接分子直接形成，完全没有旧的部分。形成，完全没有旧的部分。假说三：假说三：分散复制亲代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。对DNA复制的推测 演绎推理15N15N15N15N15N15N半保留复制半保留复制全保留复制全保留复制分散复制分散复制1/2轻带DNA重带DNA1/2重带DNA3/4轻带DNA1/4重带DNA重带DNA中带DNA1/2轻带DNA1/2中带DNA重带DNA中带DNA中带DNA亲代子一

3、代子二代DNA半保留复制的实验证据1.实验材料：大肠杆菌2.实验方法：同位素标记法、密度梯度离心技术3.实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，它们的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。密度低密度高重带中带轻带梅塞尔森和斯塔尔4.4.实验思路实验思路:将将DNADNA是是1515N N标记的大肠杆菌，标记的大肠杆菌，培养在含培养在含1414N N的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取提取DNADNA进行离心，观察离心后试管中进行离心，观察离心后试管中DNADNA的位置。的位置。15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:细胞再分裂一次15N15N转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的培的培养液中养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心排除排除DNADNA的复制是的复制是全保留复制全保留复制排除排除DNADNA的复制是的复制是分散复制分散复制14N复制14N复制：DNADNA的复制方式是半保留复制的复制方式是半保留复制实验结

4、论对DNA复制的推测 实验验证将大肠杆菌放在将大肠杆菌放在15NH4Cl培养液培养液生长繁殖若干代生长繁殖若干代DNA的两条链的两条链都被都被15N标记标记15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA分析问题作出假说根据假说演绎推理进行实验验证假说观察现象提出问题分析结果得出结论证明DNA半保留复制方式的科学方法：假说假说演绎法演绎法观察到观察到观察到观察到DNADNADNADNA结构，提出结构，提出结构，提出结构，提出DNADNADNADNA是如何复制的是如何复制的是如何复制的是如何复制的?提出提出提出提出DNADNADNADNA可能的复制方式假说：半保留复制、全保留复可能的复制方式假说：半保留复制、全保留复可能的复制方式假说：半保留复制、全保留复可能的复制方式假说：半保留复制、全保留复制、分散复制。制、分散复制。制、分散复制。制、分散复制。推理、探究几种复制模式下得到子代推理、探究几种复制模式下得到子代推理、探究几种复制模式下得到子代推理、探究几种复制模式下得到子代DNADNADNADNA的可能情况，的可能情况，的可能情况，的可能情况，预

5、测可能实验结果预测可能实验结果预测可能实验结果预测可能实验结果.进行证明进行证明进行证明进行证明DNADNADNADNA半保留复制的实验半保留复制的实验半保留复制的实验半保留复制的实验DNADNA的复制是以半保留的方式进行的的复制是以半保留的方式进行的。1 1.沃森和克里克证明了沃森和克里克证明了DNADNA分子的复制方式是半保留复制。分子的复制方式是半保留复制。()2.2.证明证明DNADNA半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技术。术。()3.3.DNADNA半保留复制的证明过程使用了假说演绎法。半保留复制的证明过程使用了假说演绎法。()4 4、细菌在含、细菌在含1515N N的培养基中繁殖数代后，细菌的培养基中繁殖数代后，细菌DNADNA的含氮碱基皆含有的含氮碱基皆含有1515N N，然后再将其移入含，然后再将其移入含1414N N的培养基中培养，抽取亲代及子代的的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNADNA离心离心分离，如图分离，如图为可能的结果，下列叙述错误的是为可能的结果，下列叙述错误的是()A A子一代子一代DNADNA应为

6、应为 B B子二代子二代DNADNA应为应为C C子三代子三代DNADNA应为应为 D D亲代的亲代的DNADNA应为应为C5.以含有31P标志的大肠杆菌放入32P的培养液中，培养2代。离心结果如右：、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0 、G1 、G2 。ABD、G2代在、三条带中DNA数的比例是 。、图中 、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：，。0:2:231P31P 和32P拓展延伸二、DNA复制的过程新合成的子链新合成的子链DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA解旋酶解旋酶游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸第一步：解旋第一步：解旋第一步：解旋第一步：解旋（1 1）配对）配对（2 2）连接）连接第二步：合成子链合成子链母链第三步：复旋第三步：复旋子链子链第三步：复旋第三步：复旋解解旋旋：复复制制开开始始时时，在在细细胞胞提提供供的的能能量量的的驱驱动动下下，解解旋旋酶酶将将DNADNA双双螺旋的两条链解开。螺旋的两条链解开。合合成成子子链链：DNADNA聚聚合合酶酶等等以以解解开开的的每每一一条条母母链链为为模模板板，以以细细胞胞中中

7、游游离离的的4 4种种脱脱氧氧核核苷苷酸酸为为原原料料，按按照照碱碱基基互互补补配配对对原原则则，各各自自合合成成与与母母链链互互补补的的一一条条子子链链。随随着着模模板板链链解解旋旋过过程程的的进进行行，新合成的子链也在不断延伸。新合成的子链也在不断延伸。形形成成子子代代DNADNA：同同时时，每每条条新新链链与与其其对对应应的的模模板板链链盘盘绕绕成成双双螺旋结构。螺旋结构。1、概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程3、时间:有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成（真核生物）2、场所:主要是细胞核，其次在线粒体、叶绿体（真核生物）4、条件:模板模板原料原料 酶酶能量能量DNA分子的两条母链细胞中4种游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP直接提供 9、结果:7、特点:边解旋边复制半保留复制8、原则：碱基互补配对原则1个DNA分子两个完全相同的DNA分子5、过程:解旋合成子链复旋1 2 4 2n10、方式：半保留复制6 6、复制方向：、复制方向：新链的延伸方向新链的延伸方向只能是只能是5-5-端到端到3-3-端端(从过程上看从过程上看)(从结果上看

8、从结果上看)DNA分子内氢键是复制时自动形成的,不需要酶1 1蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行上图所示的DNADNA分子的复制？2.画出染色体中画出染色体中DNA复制结果。（要画出染色体复制结果。（要画出染色体及体现及体现DNA半保留复制的特点）半保留复制的特点）3.说明上述复制形成的两个说明上述复制形成的两个DNA分开的时期及分分开的时期及分开的原因。开的原因。深度思考深度思考DNA分子复制的过程分析1如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中哪个部位？(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？a和c，b和d的碱基排列顺序相同。解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯键氢键2已知果蝇的基因组大小为1.8108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的效率一般为50100 bp/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。由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因是什么？说明什么？DNA复制的

9、起点和方向复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制原核生物：单起点双向复制(2)真核生物：多起点分段复制、双向复制真核生物：多起点分段复制、双向复制在在复复制制速速率率相相同同的的前前提提下下，图图中中DNA是是从从其其最最右右边边开开始始复复制制的的，这这种种复复制方式提高了制方式提高了DNA复制的效率。复制的效率。【资料】DNA平均每复制109个碱基对才会产生一个错误。DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。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。1.如何保证复制具有如此高的准确性？2.DNA进行高精确性的自我复制有何意义？4 4.DNA.DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同()5.5.DNADNA双螺旋结构全部解旋后，开始双螺旋结构全部解旋后，开始DNADNA的复制的复制()6.6.单个脱氧核苷酸在单个脱氧核苷酸在DNADNA酶的作用下连接合成新的子链酶的作用下连接合成新的子链()7.7.真核细胞的真核细胞的DNADNA复制只发生在细

10、胞核中复制只发生在细胞核中()8.8.解旋酶和解旋酶和DNADNA聚合酶的作用部位均为氢键聚合酶的作用部位均为氢键()亲 代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N无论无论DNADNA复制多少次，含有复制多少次，含有1515N-N-DNADNA分子分子永远只有个永远只有个两212223三、半保留复制的有关计算亲代亲代DNADNA分子经分子经n n次复制后，则次复制后，则子代子代DNADNA分子数：分子数：含亲代母链的含亲代母链的DNADNA分子数：分子数：不含亲代母链的不含亲代母链的DNADNA分子数：分子数：2 2n n个个2 2个个2 2n n-2-2个个含亲代母链的含亲代母链的DNADNA分子数与子代分子数与子代DNADNA分子数之比为：分子数之比为：2/22/2n n只含亲代母链的只含亲代母链的DNADNA分子数：分子数：0 0个个亲代亲代DNADNA分子经分子经 n n 次复制后，则次复制后，则子代子代DNADNA分子中脱氧核苷酸链数：分子中脱氧核苷酸链数：亲代脱氧核苷酸链数：亲代脱氧核苷酸链数：新合成的脱氧核苷酸链数：新合成的脱氧核苷酸

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