3.3 DNA的復(fù)制課件高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

少量DNA怎么為我們的英雄尋找親屬？足量DNA金寨一中第3節(jié)DNA的復(fù)制第三章

基因的本質(zhì)本節(jié)聚焦怎樣證明DNA是半保留復(fù)制的？DNA復(fù)制的過程是怎樣的？DNA的半保留復(fù)制對遺傳信息的穩(wěn)定傳遞有什么意義？金寨一中1.復(fù)制機制可能是怎樣的？2.為什么用“可能”？堿基互補配對原則是指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，然后通過堿基互補配對合成互補鏈?？茖W(xué)研究需要大膽的想象，但是得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)之上。沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著作短文的結(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”

《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.金寨一中金寨一中提出假說演繹推理實驗驗證得出結(jié)論2、

DNA復(fù)制是3、推理兩種假設(shè)下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測可能得實驗結(jié)果。1、DNA是如何復(fù)制的?發(fā)現(xiàn)問題假說——演繹法4、實驗驗證假說，得出結(jié)論?？茖W(xué)方法半保留復(fù)制全保留復(fù)制提出假說假說二：全保留復(fù)制假說一：半保留復(fù)制如何驗證哪個假說是正確的？以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。復(fù)制一次復(fù)制一次金寨一中沃森和克里克緊接著提出遺傳物質(zhì)自我復(fù)制假說：DNA復(fù)制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈分別作為復(fù)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(jié)合到作為模板的單鏈上。由于新合成每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中一條鏈，因此，這種復(fù)制方式稱作半保留復(fù)制。關(guān)鍵思路：科學(xué)家：梅塞爾森和斯塔爾材料：大腸桿菌技術(shù)：梅塞爾森斯塔爾【背景知識】15N和14N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。區(qū)分親代和子代DNA。同位素標(biāo)記法（15N）、密度梯度離心法金寨一中演繹推理科學(xué)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，大腸桿菌的DNA幾乎都是15N標(biāo)記的。然后，將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中。在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，再將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置?！緦嶒炦^程】繁殖若干代15N/15N-DNA15NH4Cl培養(yǎng)液轉(zhuǎn)移14NH4Cl培養(yǎng)液金寨一中用紅色表示親代DNA的兩條鏈，用藍色表示新合成的DNA鏈，請分別畫出半保留復(fù)制和全保留復(fù)制后得到的子二代DNA的組成?！救蝿?wù)一】親代DNA分子第一代第二代15N/15N15N/14N15N/15N14N/14N15N/15N演繹推理【預(yù)測結(jié)果】金寨一中實驗驗證、得出結(jié)論

轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl培養(yǎng)液中（細胞分裂1次）細胞再分裂1次提取DNA密度梯度離心15NH4Cl培養(yǎng)液15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA【實驗結(jié)果】DNA復(fù)制是半保留復(fù)制中帶

輕帶

中帶

排除全保留復(fù)制排除分散復(fù)制重帶

金寨一中該圖為噬菌體侵染大腸桿菌的實驗示意圖，請大家思考紅色圈大腸桿菌內(nèi)子代噬菌體的DNA分子，為什么有的DNA兩條鏈中一條為紅色標(biāo)記一條為藍色標(biāo)記，為什么有的DNA分子的兩條鏈均為藍色標(biāo)記？：DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制金寨一中1.DNA復(fù)制的概念?時間？場所？2.DNA復(fù)制過程需要哪些條件?3.簡述DNA復(fù)制過程怎么進行?4.DNA復(fù)制過程有何特點?5、DNA精確復(fù)制的原因？6.DNA復(fù)制有何生物學(xué)意義?【任務(wù)二】閱讀p55-56，思考下列問題：金寨一中細胞分裂前的間期。2.時間：3.場所:真核生物：1.概念：指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。葉綠體、線粒體原核生物：細胞核（主要）擬核、細胞質(zhì)（質(zhì)粒）4.條件:DNA病毒：宿主細胞③能量親代DNA的兩條母鏈游離的4種脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP等①模板②原料④酶

隨著染色體的復(fù)制而完成的減數(shù)分裂前的間期有絲分裂前的間期5.過程：1.解旋：復(fù)制開始時，在細胞提供的能量的驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。2.合成子鏈：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。隨著模板鏈解旋過程的進行，新合成的子鏈也在不斷延伸。3.形成子代DNA：每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。這樣1個DNA分子就形成了2個完全相同的DNA分子。從子鏈的5'端向3'端延伸方向:斷裂氫鍵加熱邊解旋邊復(fù)制2.已知果蠅的基因組大小為18×108bp(bp表示堿基對)，真核細胞中DNA復(fù)制的速率一般為50-100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)叫作DNA復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分。請你推測果蠅DNA形成多個復(fù)制泡的原因。果蠅的DNA有多個復(fù)制起點，可同時從不同起點開始DNA復(fù)制，由此加快DNA復(fù)制的速率，為細胞分裂做好物質(zhì)準(zhǔn)備。練習(xí)與應(yīng)用P566、特點：真核生物半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制多（單）起點雙向復(fù)制

(從結(jié)果看)

(從過程看)原核生物7、結(jié)果：8、精確復(fù)制的原因：1個DNA分子2個完全相同的DNA分子9、意義：①獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為DNA復(fù)制提供了

；②

原則及

復(fù)制保證了復(fù)制能準(zhǔn)確地進行。精確的模板堿基互補配對半保留將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。金寨一中課堂小結(jié)對DNA復(fù)制的推測DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)DNA復(fù)制的過程全保留復(fù)制半保留復(fù)制實驗過程實驗結(jié)果實驗結(jié)論基本條件過程特點用15N標(biāo)記DNA大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，在不同時刻提取DNA并進行分離親代：1條DNA帶（底部）第一代：1條DNA帶（中間）第二代：2條DNA帶（中間、上部）DNA復(fù)制是半保留復(fù)制解旋合成子鏈形成子代DNA分子模板酶能量原料邊解旋邊復(fù)制證明金寨一中課堂小結(jié)DNA復(fù)制總結(jié)時間場所條件模板原料能量酶原則方向特點意義細胞分裂前的間期真核：細胞核（主要）、線粒體、葉綠體原核：擬核、細胞質(zhì)（質(zhì)粒）DNA病毒：宿主細胞親代DNA的兩條母鏈游離的4種脫氧核苷酸ATP水解提供解旋酶、DNA聚合酶等從子鏈的5'端向3'端延伸半保留復(fù)制；邊解旋邊復(fù)制；多起點雙向復(fù)制（真核）遺傳信息從親代傳遞給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性堿基互補配對原則金寨一中知識拓展：DNA半不連續(xù)復(fù)制解旋酶DNA聚合酶DNA聚合酶前導(dǎo)鏈后隨鏈岡崎片段DNA聚合酶DNA連接酶知識拓展：DNA半不連續(xù)復(fù)制金寨一中形成磷酸二酯鍵斷裂氫鍵子鏈從5'端向3'端延伸底物：脫氧核苷酸底物：DNA片段2、氫鍵的形成需要酶的催化嗎？a和c，b和d解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯鍵氫鍵不需要1、圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？

圖1中的酶分別作用于圖2中e、f兩種什么鍵？3、a、b、c、d4條單鏈中，堿基排列順序相同的是？金寨一中如圖為DNA分子復(fù)制的模型，請據(jù)圖回答下列問題。金寨一中典型例題[例3]右圖表示DNA復(fù)制的過程，結(jié)合圖示分析，下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A．DNA復(fù)制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈解開B．DNA的復(fù)制具有雙向復(fù)制的特點，生成的兩條子鏈的方向相反C．從圖示可知，DNA具有多起點復(fù)制的特點，縮短了復(fù)制所需的時間D．DNA的復(fù)制需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段C一、概念檢測1.DNA復(fù)制是在為細胞分裂進行必要的物質(zhì)準(zhǔn)備。據(jù)此判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)DNA復(fù)制與染色體復(fù)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(fù)制也是在這個時期完成的。（

）××2.DNA復(fù)制保證了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是()A.復(fù)制均在細胞核內(nèi)進行B.堿基互補配對原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性C.1個DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生4個DNA分子D.游離的脫氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子鏈B金寨一中3.將DNA雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其分裂3次，下列敘述正確的是()A.所有的大腸桿菌都含有15NB.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2C.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8C二、拓展應(yīng)用1.雖然DNA復(fù)制通過堿基互補配對在很大程度上保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性，但是，DNA平均每復(fù)制109個堿基對，就會產(chǎn)生1個錯誤。請根據(jù)這一數(shù)據(jù)計算，約有31.6億個堿基對的人類基因組復(fù)制時可能產(chǎn)生多少個錯誤?這些錯誤可能產(chǎn)生什么影響?可能有6個堿基發(fā)生錯誤，產(chǎn)生的影響可能很大，也可能沒有影響（這一問可由學(xué)生作開放式回答）。金寨一中將一個15N/15N的DNA分子放于14N的培養(yǎng)液中復(fù)制n代，總結(jié)規(guī)律：(1)子代DNA分子數(shù)：①含15N的子代DNA分子數(shù)＝只含15N（不含14N）的DNA分子數(shù)＝②含14N的子代DNA分子數(shù)＝只含14N的子代DNA分子數(shù)＝2n個2個(2n－2)個(2)子代DNA脫氧核苷酸鏈數(shù)：①親代（15N）脫氧核苷酸鏈數(shù)＝

新合成（14N）脫氧核苷酸鏈數(shù)=②子代中被標(biāo)記的鏈占總鏈數(shù)比例_______________③被標(biāo)記DNA占總DNA數(shù)的比例＝2n＋1條2條(2n＋1－2)條0個2n個2/2n+1=1/2n2/2n=1/2n-124=8=2122=23將一個15N/15N的DNA分子放于14N的培養(yǎng)液中復(fù)制n代，總結(jié)規(guī)律：復(fù)制1次復(fù)制2次復(fù)制3次①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸？②第n次復(fù)制，消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)？(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)：m(2n－1)個m

×2n－1第一注意“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，但后者只包括第n次的復(fù)制。第二第三注意堿基的單位是“對”還是“個”。切記在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸鏈的DNA分子僅有兩個。第四看清試題中問的是“DNA分子數(shù)”？還是“鏈數(shù)”？是“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞，以免掉進陷阱。關(guān)于“DNA復(fù)制”的四點“注意”金寨一中[例1]將在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)了若干代的某真核細胞轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，讓細胞連續(xù)進行有絲分裂，并進行離心。下列相關(guān)說法中，不正確的是(

)A．細胞經(jīng)過一次分裂和離心后，DNA位于試管的中層B．細胞經(jīng)過兩次分裂和離心后，一半DNA位于試管的中層，另一半DNA位于上層C．細胞經(jīng)過三次分裂和離心后，3/4的DNA位于試管的中層，1/4的DNA位于試管的上層D．該實驗可以證明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制金寨一中典型例題C[例5]用15N標(biāo)記含有100個堿基對的DNA分子，該DNA分子中有胞嘧啶60個。若該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，其結(jié)果可能是(

)A．含有14N的DNA分子占100%B．復(fù)制過程中需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸640個C．含15N的脫氧核苷酸鏈占總鏈數(shù)的1/8D．子代DNA分子中嘌呤數(shù)與嘧啶數(shù)之比是2∶3金寨一中典型例題A四、DNA復(fù)制后染色體標(biāo)記問題①有絲分裂染色體標(biāo)記問題一個含