生物DNA的復(fù)制第1課時課件-2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

3.3DNA的復(fù)制(第一課時)（1）讓恐龍復(fù)活的關(guān)鍵是什么？獲得恐龍的DNA分子，讓DNA進行復(fù)制。（2）DNA作為遺傳物質(zhì)，是如何進行復(fù)制的,怎樣保證DNA準確復(fù)制？情境導(dǎo)入

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(fù)制的一種可能的機制。”inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選討論1.堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的？

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(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，然后通過堿基互補配對合成互補鏈。2.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？

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。課本P53問題探討—教材P531、科學(xué)的研究方法（二）推測可能的復(fù)制方式（三）推理、探究幾種復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測可能實驗結(jié)果（四）完成實驗（一）DNA的是如何復(fù)制的?假說—演繹法提出問題作出假說演繹推理實驗驗證得出結(jié)論探究DNA的復(fù)制方式一、對DNA復(fù)制的推測1、堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的？2、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?inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選沃森和克里克在發(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(fù)制的一種可能的機制?！币?、對DNA復(fù)制的推測半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制這些觀點各有不同，如何來證明那個觀點是正確的？一、對DNA復(fù)制的推測1、沃森和克里克提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說：(1)DNA復(fù)制，DNA雙螺旋

，互補的堿基之間的

斷裂。(2)解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的

，游離的脫氧核苷酸根據(jù)

.原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。(3)新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，

這種復(fù)制方式稱作

。解開氫鍵模板堿基互補配對半保留復(fù)制特點：形成的分子一半是新的，一半是舊的一、對DNA復(fù)制的推測2.其他觀點——全保留復(fù)制、分散復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制全保留復(fù)制模型圖彌散復(fù)制模型圖特點：一全新，一全舊特點：新舊都有，隨機組合以兩條母鏈為模板合成兩條DNA子鏈，子代DNA中母鏈重新結(jié)合，兩條子鏈彼此結(jié)合成另一個子代DNA分子。親代DNA雙鏈被切成片段后合成，然后子、母雙鏈聚集成“雜種鏈”。一、對DNA復(fù)制的推測1.提出問題：2.提出假說:DNA以什么方式復(fù)制？（1）半保留復(fù)制（2）全保留復(fù)制（3）分散復(fù)制親代DNA雙鏈被切成片段后合成子鏈，然后子、母雙鏈聚集成“雜種鏈”。子代DNA的雙鏈都是新合成的子代DNA中保留了親代DNA分子中的一條鏈②.作出假設(shè)①.提出問題一、對DNA復(fù)制的推測問題1：左圖的母鏈和子鏈如何區(qū)分？（1）半保留復(fù)制（2）全保留復(fù)制（3）分散復(fù)制問題2：現(xiàn)實中DNA有顏色嗎？母鏈為紅色，子鏈為藍色沒有，僅做題為了區(qū)分人為進行問題3：要通過實驗“探究DNA復(fù)制是哪種方式？”關(guān)鍵思路是什么？關(guān)鍵思路：通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA。問題4：DNA是肉眼看不可見的，如何做區(qū)分親代和子代的DNA,又如何進行實驗觀察區(qū)分呢？二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)梅塞爾森斯塔爾1958年同位素標記技術(shù)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原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。大腸桿菌（繁殖快，20min一代）問題5：為什么不用32P，14C等具有放射性的同位素標記呢？形成的不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？同位素標記技術(shù)如何在實驗中直觀區(qū)分母鏈和子鏈？二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)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。形成的不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)15NH4Cl14N/14N-DNA繁殖若干代15N/15N-DNA目的？得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標記的同位素標記技術(shù)二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)15N/15N-DNA14NH4Cl再分裂一次分裂一次提取DNA離心提取DNA離心？？？哪個位置？？？哪個位置同位素標記技術(shù)密度梯度離心技術(shù)二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)合作探究：若將15N-DNA放在14N的環(huán)境中進行培養(yǎng)，則P、F1、F2的DNA分別含有哪種N元素？嘗試畫出1個DNA分子分別按照半保留復(fù)制、全保留復(fù)制的方式復(fù)制兩次的圖解模型。一、對DNA復(fù)制的推測1.提出問題：2.提出假說:DNA以什么方式復(fù)制？（1）半保留復(fù)制（2）全保留復(fù)制（3）分散復(fù)制親代DNA雙鏈被切成片段后合成子鏈，然后子、母雙鏈聚集成“雜種鏈”。子代DNA的雙鏈都是新合成的子代DNA中保留了親代DNA分子中的一條鏈②.作出假設(shè)①.提出問題二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)（三）演繹推理

半保留復(fù)制親代子一代子二代細胞再分裂一次轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細胞分裂一次提取DNA離心提取DNA離心提取DNA離心15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA重帶中帶輕帶中帶15N15N15N14N14N15N15N14N15N14N14N14N14N14N大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長若干代(1/2)(1/2)二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)（三）演繹推理

親代子一代子二代細胞再分裂一次轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA重帶輕帶輕帶重帶重帶15N15N14N14N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長若干代(1/2)(1/2)(3/4)(1/4)全保留復(fù)制二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)（三）演繹推理

分散復(fù)制親代細胞再分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心子一代15N/15N-DNA1514N/1514N-DNA15N14N15N14N15N14N15N14N1514N/1514N-DNA子二代重帶中帶中帶大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長若干代二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)結(jié)論：DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制排除DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制排除DNA的復(fù)制是分散復(fù)制細胞再分裂一次轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出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/15N二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)提出問題作出假說演繹推理實驗驗證得出結(jié)論假說—演繹法推測可能的復(fù)制方式DNA是如何復(fù)制的？根據(jù)復(fù)制方式，預(yù)測實驗結(jié)果實驗結(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)制半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散型復(fù)制三、DNA復(fù)制的過程三、DNA復(fù)制的過程指以

為模板合成

的過程。真核細胞：

主要在

中，但在線粒體、葉綠體也有DNA的復(fù)制；原核細胞：主要在

中，在質(zhì)粒處也有DNA的復(fù)制。細胞分裂前的

，隨著染色體的復(fù)制而完成。(

的間期、

的間期)親代DNA子代DNA細胞核擬核1、概念：2、DNA復(fù)制場所3、發(fā)生時期（真核生物）間期有絲分裂前減數(shù)分裂前病毒：

。

在宿主細胞三、DNA復(fù)制的過程在ATP的驅(qū)動下，解旋酶將DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋問題1：是什么物質(zhì)將DNA雙螺旋打開？解旋酶問題2：為什么這種物質(zhì)可將DNA雙螺旋打開？解旋酶可斷開氫鍵三、DNA復(fù)制的過程以游離的4種脫氧核苷酸為原料，合成與母鏈互補的子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵（2）合成子鏈注：氫鍵形成不需酶和能量三、DNA復(fù)制的過程在DNA聚合酶催化下單個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'ATPATPDNA聚合酶形成磷酸二酯鍵（2）合成子鏈合成方向：子鏈的5'端→3'端三、DNA復(fù)制的過程問題3：子鏈的合成是以什么為模板問題4：子鏈的合成需要什么原料？問題5：子鏈的合成遵循哪一原則？

問題6：將單個脫氧核苷酸連接起來依靠哪一物質(zhì)？問題7：DNA的兩條鏈是完全打開后，才開始合成子鏈嗎？

母鏈（親代DNA的兩條鏈）4種游離的脫氧核苷酸堿基互補配對原則DNA聚合酶邊解旋邊復(fù)制三、DNA復(fù)制的過程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（3）合成子代DNA方向：子鏈5’到3’雙向復(fù)制三、DNA復(fù)制的過程新合成的子鏈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胞提供ATP需要解旋酶的作用結(jié)果：氫鍵斷裂，雙鏈打開解開的每一條母鏈四種脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等堿基互補配對原則5′端至3′端每條新鏈和對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)方向：原則：酶：原料：模板：4、過程與條件（斷裂氫鍵）（形成磷酸二酯鍵）（形成磷酸二酯鍵）三、DNA復(fù)制的過程邊解旋邊復(fù)制

半保留復(fù)制（1）DNA分子獨特的

結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；（2）

原則，保證了復(fù)制能夠準確地進行。將

從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的

。5、復(fù)制特點7、DNA能夠精確復(fù)制的原因9、復(fù)制的意義你認為DNA復(fù)制會百分之百準確嗎？如果復(fù)制出現(xiàn)錯誤，可能會產(chǎn)生什么影響？會出錯，可能導(dǎo)致基因突變，引起生物體性狀的改變。雙螺旋堿基互補配對遺傳信息連續(xù)性6、遵循的原則堿基互補配對原則8、復(fù)制的結(jié)果一個DNA分子形成了兩個完全相同的DNA分子。三、DNA復(fù)制的過程1、DNA分子兩條子鏈的合成方向都是5'→3'。2、加熱可使DNA分子變性，雙鏈打開；降溫后DNA雙鏈又會重新形成3、真核生物DNA多起點、雙向復(fù)制，可明顯縮短復(fù)制時間，提高效率原核生物DNA復(fù)制單起點雙向復(fù)制多起點雙向復(fù)制真核生物DNA復(fù)制復(fù)制泡拓展三、DNA復(fù)制的過程特點精確復(fù)制的原因意義

方向結(jié)果①半保留復(fù)制；②邊解旋邊復(fù)制；③雙向復(fù)制；④真核生物有多個復(fù)制起點（1）DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；（2）堿基互補配對原則，保證了復(fù)制能夠準確地進行。將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的連續(xù)性。1個DNA分子形成2個完全相同的DNA分子從子鏈的5'端向3'端延伸DNA復(fù)制的過程三、DNA復(fù)制的過程1、如圖為DNA分子復(fù)制的兩個模型，請據(jù)圖回答下列問題。(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四、DNA復(fù)制中的有關(guān)計算動動手：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(fù)制過程

（標出每條鏈是15N還是14N）親代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N