DNA的復制-高一生物下學期課件（人教版2019必修2）

3.3DNA的復制沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結構的那篇著作短文的結尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質進行復制的一種可能的機制”

討論

1、

堿基互補配對原則暗示DNA的復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關系，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合成互補鏈。2、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?科學研究需要大膽的想象，但是得出結論必須建立在確鑿的證據(jù)之上?！逗怂岬姆肿咏Y構》論文節(jié)選一、對DNA復制的推測

——提出問題和提出假說提出問題DNA是怎樣復制的？提出假說DNA復制時，DNA雙鏈螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈分別作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸根據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵，結合到作為模板的單鏈上。由于新合成的DNA分子都保留了原DNA分子中的一條鏈，因此，這種方式稱作半保留復制。半保留復制全保留復制針對此假說有人提出了全保留復制等不同假說。全保留復制是指DNA復制以DNA雙鏈為模板，子代DNA雙鏈都是新合成的。二、半保留復制的實驗證據(jù)——假說驗證和得出結論1、假說驗證2、得出結論1、假說驗證要證明DNA復制是半保留復制，就需要通過實驗區(qū)分親代與子代的DNA。1958年，美國生物學家梅塞爾森和斯塔爾以大腸桿菌為實驗材料，運用同位素標記技術，設計了一個巧妙地實驗。該實驗通過密度梯度離心技術，可以將同位素標記的重量不同的DNA區(qū)分開來。證明DNA半保留復制的實驗背景知識

14N和15N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對原子質量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術可以在試管中區(qū)分含有不同N元素的DNA。實驗過程科學家先用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖若干代，這時，大腸桿菌DNA幾乎都是15N標記的。然后，將大腸桿菌轉移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)基中。在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，再將DNA離心，記錄離心后試管中DNA的位置。

實驗預期假定DNA是半保留復制，離心后試管中DNA的位置會是怎樣的呢？這就需要運用演繹推理來預測。細胞分裂一次15N/14N-DNA提取DNA,離心15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA如果DNA復制為半保留復制轉移到含14NH4CI中密度低高提取DNA,離心提取DNA,離心第一代第二代第一代會出現(xiàn)的結果是第二代會出現(xiàn)的結果是15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA14N14N14N細胞再分裂一次證明DNA半保留復制的實驗1、假說驗證細胞分裂一次提取DNA,離心15N/15N-DNA如果DNA復制為全保留復制轉移到含14NH4CI中密度低高提取DNA,離心第一代第一代會出現(xiàn)的結果是15N/15N-DNA14N15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA證明DNA半保留復制的實驗實驗驗證科學家進行了上述實驗且結果符合半保留復制的演繹推理。1、假說驗證2、得出結論DNA的復制是以半保留的方式進行的。旁欄思考第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，這個結果排除了全保留復制的方式。第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，這個結果排除了哪種復制方式？三、DNA復制的過程1、概念2、時期3、場所4、條件5、原則6、特點7、過程8、結果9、意義10、相關計算1、概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2、時期真核生物中，主要是有絲分裂前間期和減數(shù)分裂前的間期。3、場所真核生物主要在細胞核，線粒體和葉綠體中也能進行。原核生物主要發(fā)生在擬核。4、條件模板：DNA的兩條鏈原料：4種游離的脫氧核苷酸酶：解旋酶、DNA聚合酶能量：ATP5、原則堿基互補配對原則（A-T、G-C）6、特點邊解旋邊復制半保留復制7、過程①解旋在細胞提供的能量的驅動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。解旋酶7、過程②合成子鏈然后DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以細胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。3′5′5′5′3′3′DNA聚合酶以母鏈為模板進行堿基互補配對7、過程③形成DNA隨著模板鏈解旋過程的進行，新合成的子鏈也在不斷延伸。同時，每條新鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結構。3′5′5′5′3′3′DNA聚合酶以母鏈為模板進行堿基互補配對8、結果復制結束后，一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。新復制出的兩個子代DNA分子，通過細胞分裂分配到子細胞中。DNA復制是一個邊解旋邊復制的過程，需要模板、原料、能量和酶等基本條件。DNA獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復制能夠精確進行。9、意義DNA通過復制，將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，保持了遺傳信息的連續(xù)性。10、相關計算親代DNA復制n代后，DNA分子數(shù)為＿親代DNA第n代復制增加的DNA分子數(shù)為______含親代母鏈的DNA分子數(shù)為＿＿＿完全含親代母鏈的DNA分子數(shù)為___不含親代母鏈的DNA分子數(shù)為__________DNA鏈數(shù)的計算是在DNA分子個數(shù)的基礎上乘2母鏈數(shù)一個親代DNA分子只有2條鏈2n2個2n－202n-1四、細胞分裂中染色體標記問題細胞分裂中染色體標記問題進行有絲分裂的細胞在細胞增殖過程中核DNA和染色體的標記情況分析DNA復制一次細胞分裂一次。如圖為連續(xù)分裂兩次的過程圖(以一條染色體為例)。細胞分裂中染色體標記問題第一次有絲分裂形成的兩個子細胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條子鏈組成；第二次有絲分裂后最終形成的子細胞中含親代DNA鏈的染色體條數(shù)是0~2n(以體細胞染色體數(shù)為2n為例)。細胞分裂中染色體標記問題進行減數(shù)分裂的細胞在分裂過程中核DNA和染色體的標記情況分析在進行減數(shù)分裂之前，DNA復制一次，減數(shù)分裂過程中細胞連續(xù)分裂兩次。如圖是一次減數(shù)分裂的結果(以一對同源染色體為例)。細胞分裂中染色體標記問題減數(shù)分裂過程中細胞雖然連續(xù)分裂兩次，但DNA只復制一次，所以四個子細胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條利用原料合成的子鏈組成。細胞分裂中染色體標記問題進行先進行一次有絲分裂，再進行一次減數(shù)分裂