【生物】DNA的復制課件-2023-2024學年高一下學期生物人教版必修2

生物學（新人教版）必修2遺傳與進化第三章

第3節(jié)

DNA的復制學習目標：1、怎樣證明DNA是半保留復制的

？2、DNA的復制過程是怎樣的

？3、DNA半保留復制對遺傳信息穩(wěn)定傳遞有什么意義

？沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質(zhì)進行復制的一種

可能

的機制?！眎nthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選堿基互補配對原則暗示DNA的復制機制可能是怎樣的？這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學研究具有什么特點？問題探討堿基互補配對原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準確的一一對應關(guān)系，暗示DNA的復制可能需要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補配對再合成互補鏈。科學研究需要大膽的想象，但得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)之上。半保留復制全保留復制對DNA復制的推測如何區(qū)分親代和子代的DNA？？提出問題作出假設DNA以什么方式復制？DNA以半保留方式復制（或全保留）如何來證明哪個觀點是正確的？關(guān)鍵思路：通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA。(沃森和克里克)同位素標記技術(shù)DNA半保留復制的實驗證據(jù)科學家：

梅塞爾森

和

斯塔爾

材料：大腸桿菌

實驗原理：

14N和15N是氮元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中分離開含有相對原子質(zhì)量不同的氮元素的DNA。不同密度的DNA分子應如何區(qū)分

？？密度梯度離心技術(shù)假說—演繹法14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(輕帶）(低密度帶)(中帶)(中密度帶)(重帶)(高密度帶)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。15NH4Cl繁殖若干代15N/15N-DNA目的？放在14NH4Cl中分裂第二次分裂一次提取DNA離心提取DNA離心DNA復制一次DNA復制第二次得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標記大腸桿菌15N/15N-DNA結(jié)果？？15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA親代子一代演繹推理

假設：全保留復制全部位于重帶1/2位于輕帶1/2位于重帶3/4位于輕帶1/4位于重帶離心離心離心DNA復制一次子二代DNA復制第二次15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N15N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA演繹推理全部位于重帶全部位于中帶1/2位于輕帶1/2位于中帶離心離心離心DNA復制一次DNA復制第二次15N/15N14N/

15N14N/14N14N/

15N

假設：半保留復制親代子一代子二代實驗結(jié)論：DNA的復

制是半保留復制提出問題作出假說演繹推理實驗驗證得出結(jié)論假說—演繹法可能的復制方式DNA是如何復制的？根據(jù)復制方式，預測實驗結(jié)果實驗結(jié)果與半保留復制的預期相符DNA分子復制的方式是

半保留復制半保留復制全保留復制DNA半保留復制的實驗證據(jù)假說演繹法概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程時間真核細胞：細胞核（主要）、線粒體和葉綠體；原核細胞：擬核（主要）

病毒：

宿主細胞中細胞分裂前的

間期

（真核）場所DNA復制的過程過程解旋合成互補子鏈恢復螺旋形成子代DNA條件①模板：②原料：③能量：④酶：親代DNA的兩條母鏈4種

游離的

脫氧核苷酸主要是線粒體提供ATP解旋酶

（解螺旋，破壞氫鍵）DNA聚合酶

（形成磷酸二酯鍵）CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋：

解旋酶可以斷開氫鍵，使DNA的兩條鏈解開。復制過程：CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT（2）合成子鏈

4種脫氧核苷酸為原料，堿基互補配對原則，

氫鍵自動合成，不需要酶。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP子鏈的合成方向是5'端

→3'端DNA聚合酶：將單個的脫氧核苷酸連接到子鏈上，催化磷酸二酯鍵合成。（2）合成子鏈

CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT5'TTACGCGTATATATA5'3'子代DNA均含有原來的一條母鏈和一條新合成的子鏈（3）螺旋

成為

子代DNA

半保留復制解旋合成子鏈恢復雙螺旋結(jié)構(gòu)整體過程(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？堿基排列順序相同

：

a和c，

b和d解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯鍵氫鍵

a、d是

子鏈

解旋酶5’3’DNA聚合酶3’5’5’3’5’3’子鏈均由5’向3’端進行延伸解旋酶使氫鍵斷開，兩條鏈解開連接單個的脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵斷開氫鍵的方式：解旋酶加熱等DNA聚合酶DNA聚合酶簡單的過程過程邊解旋邊復制

(從過程上看)半保留復制(從結(jié)果上看)形成兩個完全相同的DNA分子特點結(jié)果方向子鏈延伸：DNA復制的過程真核生物：原核生物：多起點雙向復制單起點雙向復制（起點和方向）5'端→3'端意義將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。準確復制的原因(1)獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板。(2)通過堿基互補配對保證了復制準確地進行。氫鍵解旋真核原核畫出

一個被15N標記的DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)3代的DNA復制過程：

親代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N無論DNA復制多少次，含有15N-DNA分子永遠只有個，鏈也是

條兩

21222315N15N14N14N半保留復制兩

親代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N21222315N15N14N14N假如：全保留復制以一個DNA分子為例一個DNA分子經(jīng)n次復制后，則①子代DNA分子數(shù)：②含15N的DNA分子數(shù)：④不含15N的DNA分子數(shù)：2n個2個2n-2個⑤含15N的DNA分子數(shù)與子代DNA分子數(shù)之比為：2/2n③只含15N的DNA分子數(shù)：

0個DNA復制中的有關(guān)計算，以親代被15N標記為例：①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：②15N脫氧核苷酸鏈數(shù)：③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)：

2n乘以2=2n+1條2條2n+1-2條一個DNA分子經(jīng)n次復制后，則一個DNA，有2條鏈m×（2n-1）（1）則經(jīng)過n次復制共需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸個數(shù)為：（2）第n次復制需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸個數(shù)為：m（2n-2n-1）

=m

×2n-1若某DNA分子含有腺嘌呤脫氧核苷酸m個，則注意：“復制了n次”和“第n次復制”

堿基是“對”和“個”

“DNA分子數(shù)”和“鏈數(shù)”

“含”和“只含”１、含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是２、含15N鏈占全部DNA單鏈的比例是３、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是４、只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是５、含14N鏈占全部DNA單鏈的比例是1/41/813/47/8練習：

用15N標記的一個DNA分子,放在含有14N的培養(yǎng)基中復制三次，則子代中，課本p561.DNA復制是在為細胞分裂進行必要的物質(zhì)準備。據(jù)此判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA復制與染色體復制是分別獨立進行的。（

）（2）在細胞有絲分裂的中期，每條染色體是由兩條染色單體組成的，所以DNA的復制也是在這個時期完成。

（

）