【生物】DNA分子的復(fù)制課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

第3節(jié)：DNA的復(fù)制一、DNA分子復(fù)制方式的探究（假說(shuō)——演繹法）1.提出問(wèn)題:DNA以什么方式復(fù)制？2.作出假設(shè)

假說(shuō)一：全保留復(fù)制

假說(shuō)二：半保留復(fù)制（沃森和克里克）Q1:若要探究DNA是哪種復(fù)制方式，關(guān)鍵思路是什么？區(qū)分親代和子代DNA)DNA是肉眼看不可見(jiàn)的，如何做區(qū)分親代和子代的DNA呢？梅塞爾森斯塔爾1958年同位素標(biāo)記技術(shù)大腸桿菌（繁殖快，20min一代）資料：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，這兩種同位素的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。一、DNA分子復(fù)制方式的探究（假說(shuō)——演繹法）14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(輕帶)(中帶)(重帶)密度梯度離心技術(shù)利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同質(zhì)量N元素的DNA。一、DNA分子復(fù)制方式的探究（假說(shuō)——演繹法）1、如何讓親代DNA獲得15N標(biāo)記？2、如何讓子代DNA獲得14N標(biāo)記？將大腸桿菌放入含有15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代。將上述親代大腸桿菌轉(zhuǎn)入含14NH4Cl的培養(yǎng)液中P。第一代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是如果DNA復(fù)制是全保留復(fù)制第二代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA密度低高15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA提取DNA離心提取DNA離心提取DNA離心一、DNA分子復(fù)制方式的探究（假說(shuō)——演繹法）3.演繹推理

重帶輕帶重帶輕帶重帶親代第一代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是如果DNA復(fù)制是半保留復(fù)制第二代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是14N/15N-DNA15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA14N/15N-DNA提取DNA離心密度低高15N/15N-DNA提取DNA離心14N/15N-DNA14N/15N-DNA提取DNA離心14N/15N-DNA14N/14N-DNA親代一、DNA分子復(fù)制方式的探究（假說(shuō)——演繹法）3.演繹推理

重帶中帶輕帶中帶4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA重中輕中結(jié)果與半保留復(fù)制假說(shuō)吻合假說(shuō)成立實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)結(jié)果一、DNA分子復(fù)制方式的探究（假說(shuō)——演繹法）——同位素標(biāo)記法+密度梯度離心5.得出結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制知識(shí)小結(jié)

提出問(wèn)題作出假設(shè)得出結(jié)論演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說(shuō)演繹法DNA是如何復(fù)制的？推測(cè)可能的復(fù)制方式半保留復(fù)制全保留復(fù)制預(yù)測(cè)兩種復(fù)制模式下得到的子代DNA的可能情況及可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與半保留復(fù)制的預(yù)期相符。DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制。上述方法的研究對(duì)象是原核細(xì)胞的DNA復(fù)制，原核生物DNA含量少，容易從細(xì)胞中提取。研究真核生物的DNA復(fù)制可以采用上述方法研究嗎？為什么？

BrdU(5-溴尿嘧啶)可以用代替堿基T與堿基A進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)。

若DNA中含有T，則染色（單）體經(jīng)吉姆薩染色為深色；

若DNA中只含有BrdU，則染色（單）體經(jīng)吉姆薩染色為淺色。DNA染色體中含有T第一次有絲分裂中期第二次有絲分裂中期置于不含T，但含BrdU的培養(yǎng)基培養(yǎng)置于不含T，但含BrdU的培養(yǎng)基培養(yǎng)深色深色深色深色淺色深色淺色一、DNA分子復(fù)制方式的探究（假說(shuō)——演繹法）

1.概念：以

分子為模板合成子代DNA分子的過(guò)程。

2.場(chǎng)所：主要在

中，但在擬核、線粒體、葉綠體中也進(jìn)行。

3.時(shí)間：有絲分裂

和減數(shù)

。模板：

。原料：

。能量：

。酶：

。

5.復(fù)制過(guò)程：

→

→

。

6.精確復(fù)制的原因：①DNA的

結(jié)構(gòu)提供精確模板;②

原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。

7.特點(diǎn)：

復(fù)制和

。

8.意義：親代DNA細(xì)胞核間期第Ⅰ次分裂前的間期雙螺旋堿基互補(bǔ)配對(duì)半保留邊解旋邊復(fù)制二、DNA分子復(fù)制的過(guò)程（P55-56）4.條件：DNA的兩條母鏈游離的脫氧核苷酸（A、G、C、T）

ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等

解旋合成子鏈重新螺旋將遺傳信息從親代傳給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性。二DNA復(fù)制的過(guò)程在ATP的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將氫鍵斷裂使DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開(kāi)。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋DNA復(fù)制的過(guò)程以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,合成與與母鏈互補(bǔ)的子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵（不需酶）（2）合成子鏈DNA復(fù)制的過(guò)程在DNA聚合酶催化下單個(gè)的脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸鏈CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP（2）合成子鏈DNA復(fù)制的過(guò)程方向：子鏈從5’→3’雙向復(fù)制形成磷酸二酯鍵CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（3）重新螺旋DNA復(fù)制的過(guò)程新合成的子鏈DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游離的脫氧核苷酸解旋：合成子鏈：重新螺旋：細(xì)胞提供ATP需要解旋酶的作用結(jié)果：氫鍵斷裂，雙鏈打開(kāi)解開(kāi)的每一條母鏈四種脫氧核苷酸DNA聚合酶等堿基互補(bǔ)配對(duì)原則5′端→3′端每條新鏈和對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)方向：原則：酶：原料：模板：過(guò)程與條件（斷裂氫鍵）（形成磷酸二酯鍵）DNA復(fù)制的過(guò)程TCTTGCTCAGAACGAGAGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+①2條母鏈堿基順序是什么關(guān)系？②2條子鏈堿基順序是什么關(guān)系？③新的2個(gè)DNA堿基順序是什么關(guān)系？互補(bǔ)互補(bǔ)相同1個(gè)DNA分子形成2個(gè)完全相同的DNA分子結(jié)果：原核生物DNA復(fù)制單起點(diǎn)雙向復(fù)制多起點(diǎn)雙向復(fù)制真核生物和原核生物DNA復(fù)制的區(qū)別使得復(fù)制能在較短時(shí)間內(nèi)完成真核生物DNA復(fù)制復(fù)制泡1．如圖為DNA分子復(fù)制的兩個(gè)模型，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？分別作用于圖2中哪個(gè)部位？(2)圖1中的a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中，哪些鏈堿基排列順序相同？a和c，b和d的堿基排列順序相同。解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯鍵氫鍵【提升練習(xí)】親代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N復(fù)制1次復(fù)制2次復(fù)制3次248=21=22=23三DNA分子復(fù)制的計(jì)算若將雙鏈均被15N標(biāo)記的DNA置于含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制n代，分析其結(jié)果：親代第1代第2代第3代第n代……復(fù)制n次(1)子代DNA分子數(shù)為

個(gè)。①含15N的DNA分子數(shù)為

個(gè)。②只含14N的DNA分子數(shù)為

個(gè)。③含14N的DNA有

個(gè)。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為

條。①含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)為

條。②含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)為

條。2(2n-2)2n2(2n+1-2)2n2n+1例：將15N標(biāo)記的DNA分子放在

14N

的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)3次復(fù)制，在所形成的子代DNA中，含15N

的DNA占總數(shù)的比例和含15N的脫氧核苷酸鏈占總數(shù)的比例各為（）和（

）

A．1/16

B．l／8

C．1／4

D．1／2①子一代②子二代親代①③子三代CB若將雙鏈均被15N標(biāo)記的DNA置于含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制n代，分析其結(jié)果：親代第1代第2代第3代第n代……復(fù)制n次(3)DNA復(fù)制時(shí)消耗脫氧核苷酸數(shù)的計(jì)算方法①若親代DNA分子中含有某種堿基m個(gè)，則經(jīng)n次復(fù)制后需游離的該堿基為：m2n-1m(2n-1)②若親代DNA分子中含有某種堿基m個(gè)，則第n次復(fù)制時(shí)需游離的該堿基為：14N復(fù)制第二次分裂第二次分裂用15N標(biāo)記1對(duì)同源染色體上的2個(gè)DNA分子一次有絲分裂分裂形成2個(gè)子細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞中的每條染色體均帶有標(biāo)記3414N復(fù)制11’22’14N復(fù)制33’44’12’1’23’4’1、有絲分裂：四、DNA復(fù)制與染色體標(biāo)記問(wèn)題15N標(biāo)記14N標(biāo)記二次有絲分裂①②③④①②組合有

個(gè)子細(xì)胞帶有標(biāo)記①④組合有

個(gè)子細(xì)胞帶有標(biāo)記③④組合有

個(gè)子細(xì)胞帶有標(biāo)記2341、有絲分裂：四、DNA復(fù)制與染色體標(biāo)記問(wèn)題如果細(xì)胞內(nèi)有20條染色體，經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生4個(gè)子細(xì)胞中被標(biāo)記的染色體最多（或最少）有多少條？①②③④0~20