3.3DNA的復(fù)制課件高一下學(xué)期生物人教版必修22

DNA是遺傳物質(zhì)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)DNA呈雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建DNA作為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，能夠在親子代之間延續(xù)，保證物種的穩(wěn)定性和連續(xù)性，其復(fù)制方式是？準(zhǔn)確復(fù)制的奧秘又在于哪里呢？DNA的復(fù)制第三章第3節(jié)作者：彭娣娣1.怎樣證明DNA是半保留復(fù)制的？2.DNA的復(fù)制過程是怎樣的？3.DNA的半保留復(fù)制對遺傳信息的穩(wěn)定傳遞有什么意義？本節(jié)聚焦問題探討沃森和克里克在發(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(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制?！薄逗怂岬姆肿咏Y(jié)構(gòu)》論文節(jié)選inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.討論：堿基互補(bǔ)配對原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？討論：這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學(xué)研究具有什么特點(diǎn)？科學(xué)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。堿基互補(bǔ)配對原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準(zhǔn)確的一一對應(yīng)關(guān)系，暗示DNA的復(fù)制可能需要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補(bǔ)配對合成互補(bǔ)鏈。半保留復(fù)制對DNA復(fù)制的推測假說一：提出者：假說內(nèi)容：DNA復(fù)制時，DNA雙鏈螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂；解開的2條單鏈分別作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸根據(jù)堿

基互補(bǔ)配對原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。特點(diǎn)：新合成的每個DNA分子，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）對DNA復(fù)制的推測全保留復(fù)制其他假說：分散復(fù)制內(nèi)容：內(nèi)容：DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的；DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA雙鏈中新舊都有，隨機(jī)分配；DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)區(qū)分親代和子代的DNA，標(biāo)記親代DNA鏈，然后觀察它們在子代DNA中如何分布。提出的假說：DNA的復(fù)制方式：半保留復(fù)制、

提出的問題：DNA的復(fù)制方式是什么？已著手待解決全保留復(fù)制、分散復(fù)制；實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵思路？DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)科學(xué)家：梅塞爾森和斯塔爾實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌實(shí)驗(yàn)方法：（穩(wěn)定性）同位素標(biāo)記技術(shù)；密度梯度離心；知識科普通過超離心機(jī)對某一介質(zhì)（氯化銫等）

長時間加一個離心力，使其在離心管內(nèi)從液面到底部出現(xiàn)一定的密度梯度。密度梯度離心重密度帶（重帶）15N/15N-DNA中密度帶（中帶）15N/14N-DNA14N/14N-DNA呈現(xiàn)結(jié)果解讀：輕密度帶（輕帶）實(shí)驗(yàn)過程提取DNA離心15N/15N-DNA

（重帶）密度低高轉(zhuǎn)移到含有含有14NH4Cl的培養(yǎng)液細(xì)胞分裂一次提取DNA離心？細(xì)胞再分裂一次提取DNA離心？？第一代第二代演繹推理提供教具：不同色彩的小棍代表含不同N的DNA分子中的單鏈紅色小棍代表含15N的DNA單鏈；

藍(lán)色小棍代表含14N的DNA單鏈學(xué)生分組：前后四名同學(xué)自動組成一個小組；協(xié)作完成DNA復(fù)制方式模擬實(shí)驗(yàn)15N－DNA單鏈14N－DNA單鏈15N/15N－DNA14N/14N－DNA15N/14N－DNA學(xué)生活動實(shí)驗(yàn)預(yù)期：演繹推理學(xué)生模擬實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果：半保留復(fù)制演示結(jié)果學(xué)生活動全保留復(fù)制演示結(jié)果親代子一代子二代親代子一代子二代學(xué)生活動根據(jù)模擬結(jié)果填寫以下表格：小組交流討論后進(jìn)行匯報展示；復(fù)制方式親、子代DNA半保留復(fù)制分散復(fù)制（略）全保留復(fù)制親代大腸桿菌子一代子二代15N/15N－DNA（重帶）15N/15N－DNA（重帶）15N/15N－DNA（重帶）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提取DNA離心15N/15N-DNA

（重帶）密度低高轉(zhuǎn)移到含有含有14NH4Cl的培養(yǎng)液細(xì)胞分裂一次提取DNA離心細(xì)胞再分裂一次提取DNA離心親代子一代DNA復(fù)制一次子二代DNA復(fù)制一次15N/15N-DNA15N/

14N14N/15N14N/14N14N/14N15N/

14N14N/15N15N/14N-DNA（中帶）15N/14N-DNA（中帶）排除分散復(fù)制14N/14N-DNA（輕帶）排除全保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA的復(fù)制方式為：半保留復(fù)制半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制DNA復(fù)制方式（假說－演繹法）提出問題提出假說演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證DNA的復(fù)制方式的什么？①半保留復(fù)制；②全保留復(fù)制；③分散復(fù)制；預(yù)測三種復(fù)制方式對應(yīng)的結(jié)果：大腸桿菌子代DNA經(jīng)離心后分布情況；進(jìn)行大腸桿菌的培養(yǎng)及DNA提取離心實(shí)驗(yàn)；得出結(jié)論DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。小結(jié)與梳理經(jīng)典例題在氮源為14N和15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子分別為14N-DNA（相對分子質(zhì)量為a）和15N-DNA（相對分子質(zhì)量為b）。將含15N-DNA的親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（Ⅰ和Ⅱ），用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示。下列對此實(shí)驗(yàn)的敘述不正確的是（）A．Ⅰ代細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)?4N，另一條鏈?zhǔn)?5NB．Ⅱ代細(xì)菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4C．預(yù)計(jì)Ⅲ代細(xì)菌DNA分子的平均相對分子質(zhì)量為（7a+b）/8D．上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制1.DNA的概念？場所？時間？2.DNA的復(fù)制過程是怎樣的？分幾個階段？3.DNA復(fù)制的條件？自主閱讀DNA復(fù)制的過程DNA復(fù)制的過程概念場所時間條件以親代DNA為模板合成子代DNA的過程主要是細(xì)胞核（線粒體、葉綠體、原核生物的擬核）有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期模板：DNA的兩條鏈原料：細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸酶：解旋酶、DNA聚合酶等能量：ATPDNA復(fù)制的過程1.解旋：在細(xì)胞提供的能量的驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。氫鍵斷裂CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶DNA復(fù)制的過程2.合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTDNA復(fù)制的過程2.合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。催化形成磷酸二酯鍵CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATPDNA復(fù)制的過程3.復(fù)旋：每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'DNA復(fù)制的過程播放視頻DNA復(fù)制的過程原則方向結(jié)果特點(diǎn)準(zhǔn)確復(fù)制的原因意義堿基互補(bǔ)配對原則從子鏈的5'端向3'端延伸形成兩個完全相同的DNA分子半保留復(fù)制；邊解旋邊復(fù)制①獨(dú)特的雙螺旋結(jié)為復(fù)構(gòu)制提供了精確的模板；②通過堿基互補(bǔ)配對保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行將遺傳信息從親代細(xì)胞傳給子代細(xì)胞，從而保證了遺傳信息的連續(xù)性知識拓展真核生物原核生物多起點(diǎn)不同時雙向復(fù)制，使得復(fù)制能在較短時間內(nèi)完成單起點(diǎn)雙向復(fù)制相關(guān)計(jì)算1個DNA分子復(fù)制n次，產(chǎn)生子代DNA數(shù)為

，其中：2n含15N的DNA分子_____個；含14N的DNA分子_____個；只含15N的DNA分子_____個；只含14N的DNA分子______個。22n02n-2將15N標(biāo)記的DNA分子轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)n代；子代DNA中脫氧核苷酸鏈________條；15N標(biāo)記的脫氧核苷酸鏈________條；14N標(biāo)記的脫氧核苷酸鏈________條。相關(guān)計(jì)算將15N標(biāo)記的DNA分子轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)n代；22n+12n+1-2若親代DNA分子中含有某種堿基m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要游離的堿基為：

若親代DNA分子中含有某種堿基m個，第n次復(fù)制需要游離的堿基為：（2n-1）×m2n-1×m相關(guān)計(jì)算經(jīng)典例題某雙鏈DNA分子共有1800個堿基，其中一條單鏈上的（A+T）∶（C+G）＝4∶5