【高中生物】DNA的复制-2023-2024学年高一生物下学期教学课件（2019人教版必修2）.pptx

第3节：DNA的复制1对DNA复制的推测3DNA复制的过程目目录录DNADNA的复制的复制2DNA半保留复制的实验证据4DNA复制的计算 第一部分对DNA复制的推测半保留复制亲代DNA分子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。假说一：有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说过渡指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。假说二：全保留复制亲代DNA分子DNA 复制是镶嵌型的复制，即在子代 DNA 两条链中，母链和子链片段镶嵌存在，也叫弥散复制。假说三：分散复制到底哪种假说正确呢?怎样证明？过渡亲代DNA分子 第二部分DNA半保留复制的实验证据科学的研究方法推理、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DNADNA的可能情况，预测可能实验结果的可能情况，预测可能实验结果完成实验完成实验DNADNA的是如何复制的的是如何复制的?提出问题作出假说演绎推理实验验证得出结论假说演绎法半保留复制半保留复制全保留复制全保留复制分散分散复制复制提提出出问问题题作出假设作出假设演绎推理演绎推理实验验证实验验证得出结论得出结论DNADNA的是如何复制的的是如何复制的?(1)(1)半保留复制半保留复制(2)(2)全保留复制全保留复制(3)(3)弥散复制弥散复制设计实验设计实验证明DNA半保留复制的实验思考思考 讨论讨论证明DNA半保留复制的实验思考思考 讨论讨论任务一阅读课本P53及“证明DNA半保留复制的实验”思考如下问题：用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？该实验用什么元素做标记？为什么？通过实验区分DNA复制方式的三种假说,实验的关键是什么?如何测定子代DNA带有同位素的情况?该实验的具体流程是什么?提提出出问问题题作出假设作出假设演绎推理演绎推理实验验证实验验证得出结论得出结论设计实验设计实验用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？同位素标记法。该实验用什么元素做标记？为什么？证明DNA半保留复制的实验思考思考 讨论讨论通过实验区分DNA复制方式的三种假说,实验的关键是什么?区分亲代和子代DNA1.实验关键和方法15N和14N是N元素的两种稳定的同位素(无放射性)，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。提提出出问问题题作出假设作出假设演绎推理演绎推理实验验证实验验证得出结论得出结论设计实验设计实验含15N的DNA比含14N的DNA密度大；利用离心技术可以在试管中区分不同N元素的DNA分子证明DNA半保留复制的实验思考思考 讨论讨论中带中带14N/14N轻带轻带重带重带根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA2.背景知识如何测定子代DNA带有同位素的情况?15N/14N15N/15N提提出出问问题题作作出假设出假设演绎推理演绎推理实验验证实验验证得出结论得出结论设计实验设计实验证明DNA半保留复制的实验思考思考 讨论讨论3.实验过程分裂一次分裂一次提取DNA离心15NH4CI15N/15N-DNA14NH4Cl再分裂再分裂一次一次繁殖若干代上中下上中下提取DNA离心上中下哪个位置？哪个位置？15NH4CI提取DNA离心14NH4Cl14NH4Cl提提出出问问题题作作出假设出假设演绎推理演绎推理实验验证实验验证得出结论得出结论设计实验设计实验证明DNA半保留复制的实验思考思考 讨论讨论按DNA复制三种假说演绎推理,将预测结果画(涂黑)在以下试管：第一代第二代亲代上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下上中下第一代只出现一条居中DNA条带，该结果排除了哪种复制方式(1)(1)半保留复制半保留复制(2)(2)全保留复制全保留复制(3)(3)弥散复制弥散复制中带中带轻带轻带重带重带提提出出问问题题作作出假设出假设演绎推理演绎推理实验验证实验验证得出结论得出结论设计实验设计实验证明DNA半保留复制的实验思考思考 讨论讨论分裂一次分裂一次再分裂一次再分裂一次亲亲 代代子一代子一代子二代子二代15N/14N14N/14N15N/14N15N/15NDNA的复制过程是怎样的？过渡D N A的 复 制 是 以 半 保 留 方 式 进 行 的 第三部分DNA复制的过程 1.DNA分子复制的概念是什么?2.DNA分子复制过程需要哪些条件?3.DNA分子复制过程怎么进行?4.DNA分子复制的意义？【归纳概括】任务二阅读课本P55-56，思考如下问题：三、DNA复制的过程以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。随着染色体的复制而完成的减数分裂前的间期(1)DNA(1)DNA复制的概念：复制的概念：(2)(2)发生时期发生时期：(3)(3)场所：场所：真核生物细胞质：线粒体、叶绿体细胞核(主要)原核生物拟核（质粒）细胞质病毒：宿主细胞DNA复制的概念、时期、场所01有丝分裂间期DNA聚合酶DNA解旋酶复制分叉子链DNA模板链DNA聚合酶DNA模板链子链DNADNA复制的过程02氢键氢键一条母链和一条一条母链和一条子链螺旋成为一子链螺旋成为一个新的个新的DNADNA分子分子解旋合成子链重新螺旋解旋酶解旋酶双链解开双链解开4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸DNADNA聚合酶聚合酶磷酸二酯键磷酸二酯键4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸DNA复制的过程02视频：DNA复制的过程DNADNA两条母链两条母链细胞中游离的细胞中游离的4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸ATPATP（破坏氢键）（破坏氢键）解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等DNA复制的条件03条件条件模版模版原料原料能量能量酶酶 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。DNA复制的特点04资料：资料：果蝇DNA的电镜照片n半保留复制n边解旋边复制n多个复制起点DNA复制的特点04根据以上资料，试总结DNA复的特点？复制方向复制方向复制方向复制起点复制起点复制起点DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义？过渡2.2 DNA复制的意义 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。如何保证复制具有如此高的准确性？DNA进行高精确性的自我复制有何意义？DNA复制的意义05资料：资料：人类生殖过程中，受精卵并不都能保证繁殖成功。有些胚胎在受精后几天内停止发育并死亡，通常是因为它们的染色体数量异常。现在，哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院的研究人员发现，这些错误大多是由于细胞分裂早期DNA复制中的自发错误造成的。第四部分DNA复制的计算子代子代子代子代DNADNA分子数分子数分子数分子数 ：只含只含只含只含1515N N的的的的DNADNA数数数数 ：含含含含1515N N的的的的DNADNA数数数数 ：只含只含只含只含1414N N的的的的DNADNA数数数数 ：含含含含1414N N的的的的DNADNA数数数数 ：(2)(2)脱氧核苷脱氧核苷酸链数：酸链数：2222n n=2=2n+1n+1含含含含1515N N的链数的链数的链数的链数 ：含含含含1414N N的链数的链数的链数的链数 ：子代子代子代子代DNADNA中被标记的中被标记的中被标记的中被标记的DNADNA所占的比例所占的比例所占的比例所占的比例 ：子代中被标记的链占总链数的比例子代中被标记的链占总链数的比例子代中被标记的链占总链数的比例子代中被标记的链占总链数的比例 ：一个被15N标记的DNA转移到14N的培养基中培养，复制了n次：(1)(1)子代子代DNADNA共共2 2n n个个算一算2 2n n个个个个0 0个个个个2 2个个个个2 2n n-2-2个个个个2 2n n个个个个2 2条条条条2 2n+1n+1-2-2条条条条2/2/2 2n n=1/2=1/2n-1n-12/2/2 2n+1n+1=1/2=1/2n n1515N N1515N N1515N N1414N N1414N N1515N N1515N N1515N N1414N N1414N N1414N N1414N N1414N N（1 1）复制）复制）复制）复制n n次，共需要消耗游离的次，共需要消耗游离的次，共需要消耗游离的次，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数？该种脱氧核苷酸数？该种脱氧核苷酸数？该种脱氧核苷酸数？个个个个亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸数为m个，则：算一算（2 2）复制）复制）复制）复制第第第第n n次时，共需要消耗游次时，共需要消耗游次时，共需要消耗游次时，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数？离的该种脱氧核苷酸数？离的该种脱氧核苷酸数？离的该种脱氧核苷酸数？个个个个m（2n-1）m2n-1请你讲解上述公式的由来1515N N1515N N1515N N1414N N1414N N1515N N1515N N1515N N1414N N1414N N1414N N1414N N1414N N本节小结DNADNA的复制的复制对对DNADNA复制的推测复制的推测DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据DNADNA复制的过程复制的过程DNADNA复制的相关计算复制的相关计算解旋合成子链形成子代DNA(1)(1)半保留复制半保留复制(2)(2)全保留复制全保留复制(3)(3)弥散复制弥散复制1.DNA复制是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复制与染色体复制是分别独立进行的（）（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（）教材课后习题概念检测2.DNA的复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）A.复制均在细胞核内进行 B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链B教材课后习题概念检测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1/8C教材课后习题概念检测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？可能有6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响。教材课后习题拓展应用提示提示:2.已知果蝇的基因组大小为1.8108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50100bp/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。说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。教材课后习题拓展应用提示提示:果蝇DNA的电镜照片