【生物】DNA的复制课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2.pptx

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1、第3节DNA的复制本节聚焦：1）怎样证明DNA是半保留复制的？2）DNA的复制过程是怎样的？3）DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义？第3章基因的本质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。”in the following communications.We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure,which rests main

2、ly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments.It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material.Full details of the structure,including the con-ditions assumed in

3、 building it,together with a set of co-ordinates for the atoms,will be published elsewhere.核酸的分子结构论文节选碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？问题探讨碱基互补配对原则是指碱基互补配对原则是指DNADNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNADNA的复制可能需要先解开的复制可能需要先解开DNADNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对

4、合成互补链。补链。科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。半保留复制全保留复制对DNA复制的推测提出问题DNA以什么方式复制？以什么方式复制？作出假设DNA以半保留方式复制以半保留方式复制（全保留）（全保留）如何来证明哪个观点是正确的？关键思路是什么？通过实验区分亲代和子代的DNA。如何区分亲代和子代的DNA？14N和15N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。知识.背景将1个含15N/15N-

5、DNA的亲代大肠杆菌置于含14NH4Cl的普通培养液中培养。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行离心。在右表中标记（DNA所在位置+宽度）代数代数全保留全保留复制复制半保留半保留复制复制亲代亲代子一代子一代子二代子二代温馨提示：用不同颜色笔或实线虚线区分14N、15N。一、DNA半保留复制的实验证据15N/14N14N/14N15N/14N一半轻带一半重带将15N标记的1个DNA分子在14N中培养2代，请预测3种推测中，子一代、子二代DNA的离心结果(位置及宽度)。预测离心结果全保留复制半保留复制子一代子二代15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N3/4轻带1/4重带全部中带

6、一半轻带一半中带演绎推理演绎推理一、DNA半保留复制的实验证据1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料,用同位素标记技术和离心技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。实验验证实验验证实验结果与半保留复制（沃森、克里克提出）预期结果一致！结论：DNA的复制是半保留复制一、DNA半保留复制的实验证据得出结论得出结论发现问题发现问题提出假说提出假说演绎推理演绎推理实验验证实验验证半保留复制、全保留复制半保留复制、全保留复制推理、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DNA的可能情况，预测可能实验结果的可能情况，预测可能实验结果结论：结论：DNA复制是半保留复制复制

7、是半保留复制DNA是如何复制的是如何复制的?证明证明DNA半保留复制的实验半保留复制的实验物理、化学技术对生物学研究具有重要意义！一、DNA半保留复制的实验证据 假说演绎法DNA的复制是怎样进行的？沃森、克里克：DNA双链解开子链延伸形成新DNA过程解旋模板：模板：2条母链条母链（以两条母链为（以两条母链为（以两条母链为（以两条母链为模板模板模板模板，以细胞中，以细胞中，以细胞中，以细胞中4 4 4 4种种种种游离的脱氧核苷酸为游离的脱氧核苷酸为游离的脱氧核苷酸为游离的脱氧核苷酸为原料原料原料原料，按照碱，按照碱，按照碱，按照碱基互补配对原则，基互补配对原则，基互补配对原则，基互补配对原则，在

8、在在在能量能量能量能量的驱动和的驱动和的驱动和的驱动和DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶的催化下，各自合成的催化下，各自合成的催化下，各自合成的催化下，各自合成与母与母与母与母链互补的一条链互补的一条链互补的一条链互补的一条子链）子链）子链）子链）4 4 4 4个条件个条件个条件个条件互补子链延伸二、DNA分子复制的过程（在（在解旋酶解旋酶的作用下，的作用下，氢键氢键断裂断裂,螺旋的双链解开）螺旋的双链解开）螺旋化，形成子代DNA特点特点2 2：半保留复制：半保留复制（随着模板链解旋随着模板链解旋随着模板链解旋随着模板链解旋过程的进行，新合成的过程的进行，新合成的过程的进行，新合

9、成的过程的进行，新合成的子链也在不断延伸子链也在不断延伸子链也在不断延伸子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链螺旋成双螺旋结构。）同时，每条新链与其对应的模板链螺旋成双螺旋结构。）同时，每条新链与其对应的模板链螺旋成双螺旋结构。）同时，每条新链与其对应的模板链螺旋成双螺旋结构。）特点特点1 1：边解旋边复制：边解旋边复制母链子链母链子链1.DNA复制的条件2.DNA复制的特点:边解旋边复制半保留复制模板：原料：能量：酶：亲代亲代DNADNA的两条母链的两条母链4 4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸细胞提供的能量细胞提供的能量（ATPATP）3.DNA复制的方向:5端3端（子链）5

10、.DNA复制的意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。复制正确复制正确遗传遗传复制出错复制出错变异变异氢键解旋多起点双向复制单起点双向复制4.DNA复制的起点和方向:原核生物：真核生物：abcdDNADNA聚合酶聚合酶（形成（形成磷酸二酯键磷酸二酯键）解旋酶解旋酶（解螺旋，打开氢键）（解螺旋，打开氢键）二、DNA分子复制的过程TCTTGCTCAGAACGAG1）规则的双螺旋结构为复制DNA提供精确的模板。DNA通过复制，会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。因此，DNA必须准确复制，请从下面结构中，找出其准确复制的因素：2）严格的碱基互补配对保证了

11、复制能够准确无误地进行。AGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+人体细胞某人体细胞某DNA的长度为的长度为20010-9m，复制速度为，复制速度为5 10-9m/s，但，但经检测却却发现此此DNA的复制只需的复制只需5s的的时间。此事。此事实说明什么？明什么？具多个复制起点。具多个复制起点。若共有若共有4个复制起点，个复制起点，则又可说明什么？则又可说明什么？进行双向复制进行双向复制。具有互补碱基序列的具有互补碱基序列的DNADNA单链，可以通过碱基对之间形成氢键等，形单链，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的成稳定的杂合双链区杂合双链区。不能互补的区域则会形成。

12、不能互补的区域则会形成环环。常作为鉴定不同物种间亲缘关系远近的证据。常作为鉴定不同物种间亲缘关系远近的证据。杂合双链区的比例越大，则亲缘关系越近。DNA分子杂交技术教材P62科学.技术.社会分析甲乙丙三种生物的亲缘关系分析甲乙丙三种生物的亲缘关系分析甲乙丙三种生物的亲缘关系分析甲乙丙三种生物的亲缘关系亲代DNA分子经n次复制后，则子代DNA分子数：含15N的DNA分子数：不含15N的DNA分子数：2n个2个2n-2个含15N的DNA分子数与子代DNA分子数之比为：2/2n只含15N的DNA分子数：0个三、DNA复制中的有关计算子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：15N脱氧核苷酸链数：新合成的脱氧核

13、苷酸链数：2n+1条2条2n+1-2条亲代DNA分子经n次复制后，则三、DNA复制中的有关计算m（2n-1）（1）则经过n次复制共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个数为：（2）第n次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个数为：m（2n-2n-1）=m 2n-1若DNA分子含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则三、DNA复制中的有关计算例.用15N标记的一个DNA分子,放在含有14N的培养基中复制三次，则子代中，）含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是）含15N链占全部DNA单链的比例是）含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是）只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是）含14N链占全部DNA单链的比

14、例是1/41/41/81/81 13/43/47/87/8一、概念检测课本p561.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。（）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叶绿体、线粒体、原核生物和叶绿体、线粒体、原核

15、生物和DNA病毒无细胞核病毒无细胞核2个DNA聚合酶DNA的复制发生在间期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15NB.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8C1.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

16、能可能有有31.621031.62108 810109 96 6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响。1.下图表示利用大肠杆菌探究下图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是复制方式的实验，下列叙述正确的是()A.可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验B.可用可用(NH4)235SO4、(NH4)232SO4分别代替分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验进行上述实验C.试管试管中中b带的带的DNA的两条链均含有的两条链均含有14ND.仅比较试管仅比较试管和和的结果不能证明的结果不能证明DNA复制为半保留复制复制为半保留复制练一练练一练D有丝分裂中染色体标记问题DNA复制与细胞中的染色体标记问题取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)2代复制复制.分裂分裂1 1次次复制复制复制复制.分裂分裂2 2次次分裂分裂2 2次次培养一个细胞周期，产生的子染色体都带有标记培养2个细胞周期，产生的子染色体一半带有标记减数分裂中染色体标记问题将含有15N的DNA转至含14N标记培养液中培养复制复制.减减.减减减减减数分裂产生的子染色体都带有标记DNA复制与细胞中的染色体标记问题