《DNA的复制cfl》PPT课件.ppt

课标领航 1概述DNA分子的复制。 2探讨DNA复制的生物学意义。 【重点】 DNA分子复制的条件、过程和特点。 【难点】 DNA分子复制的过程。,第3节 DNA的复制,概念：,是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。,最早提出的DNA复制模型有3种；,一、对DNA复制的推测,1.全保留复制：先解螺旋，复制出子链，新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；,3.半保留复制：形成的分子 一半是新的，一半是旧的；,2.弥散复制,阅读.52沃森和克里克,沃森和克里克在发表DNA分子双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“在提出碱基特异性配对的看法后，我们立即提出了遗传物质进行复制的可能机理。 ”,一、对DNA复制的推测,如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？,亲代DNA分子,子代DNA分子,二、DNA半保留复制的实验证据,1.科学家采用大肠杆菌作为实验材料，有何优点？ 2.将大肠杆菌放在15NH4Cl为唯一的氮源的培养液中培养若干代的目的？,大肠杆菌 细胞,1.若以大肠杆菌为原料，如何让亲代DNA获得15N标记？将大肠杆菌放入含15NH4CL培养若干代 2.如何让子代DNA获得14N标记？将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基中,3.将大肠杆菌转入以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养，细胞分裂一次，相当于亲代DNA分子复制了几次？细胞分裂两次呢？,阅读课本P61探究DNA的复制过程，思考下列问题。,密度梯度离心（density gradient centrifugation） 用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使细胞分层、分离。这类分离又可分为速度沉降和等密度沉降平衡两种。密度梯度离心常用的介质为氯化铯，蔗糖和多聚蔗糖。分离活细胞的介质要求：1）能产生密度梯度，且密度高时，粘度不高；2）PH中性或易调为中性；3）浓度大时渗透压不大；4）对细胞无毒。,二、DNA半保留复制的实验证据,4.将亲代细菌、分裂一次、分裂两次的细菌中的DNA分离，做密度梯度超速离心和分析，什么是密度梯度离心？ 5.根据DNA分子复制的三种假说，预测实验结果及相关的实验结论 6.实验的结果是什么？证明了哪种假说的正确性？,1.若以大肠杆菌为原料，如何让亲代DNA获得15N标记？将大肠杆菌放入含15NH4CL培养若干代 2.如何让子代DNA获得14N标记？将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基中,阅读课本P61探究DNA的复制过程，思考下列问题。,科学家推测： 如果DNA是以半保留的方式复制的，那么离心后应该出现三条DNA带：重带(最靠近试管底部)、杂交带(位置居中)、轻带(试管上部)。,二、半保留复制的实验证据,如果全保留复制，会出现什么样的结果呢？无中间带 出现中间带是半保留复制区别于全保留复制最重要的现象,。自1958年米西尔逊（MMeselson），斯塔尔（FWStahl），维诺格拉德（JVinograd）成功地分离了15NDNA和14NDNA以来，该法取得许多成果,根据上面实验过程,完成下列表格,n,3,2,1,0,14N分子,杂种分子,15N分子,不同DNA分子占全部DNA分子之比,DNA分子在离心管中位置,分子总数,世代,全在下部,1,2,4,8,2n,全在中部,中+ 上,中+ 上,2/2n中+(1- 2/2n)上,100%,100%,2/2n,（1-2/2n）,三、分子复制的过程,阅读.54 第1-5段,思考：、DNA复制发生在什么时期？,2、DNA复制的场所在哪里？,、DNA复制的特点？,、DNA复制的基本条件？,、DNA复制的结果？,、DNA复制的意义？,问题： DNA复制发生在什么时期？,有丝分裂的间期 减数第一次分裂前的间期,问题： DNA复制的场所在哪里？,主要是在细胞核，凡是细胞内有DNA的地方均可复制。 1.真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体； 2.原核生物：核区（拟核）、细胞质（质粒）； 3.病毒：宿主细胞内。,复制过程:,：解旋酶催化,解旋,模板,（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）,复制,：以母链为模板进行碱基配对,母链（旧链） 子链（新链）,复制后的DNA,同时进行,复制过程,解旋 合成子链 形成子代DNA,DNA复制过程需注意的细节问题： 1、复制的方向：DNA聚合酶只能从5到3方向把相邻的脱氧核苷酸连接在一起。 2、复制的不连续性：冈崎片段。 3、RNA引物：冈崎片段形成时，需RNA片段作为引物。 4、复制的起始点：原核生物的DNA大多为环状，只有一个起始点。真核生物的DNA很大，有多个起始点。,全程设计P24,问题： DNA复制的特点？,边解旋边复制 半保留复制,注意： 半保留复制使所有子代DNA与原DNA所携带的信息完全相同(变异除外)。 复制的准确性并不意味着复制时毫无差错，复制过程中可能会出现错误，导致变异的发生。,问题： DNA复制的基本条件？,DNA解旋酶、DNA聚合酶等,模板 原料 能量 酶,DNA的两条母链,细胞中游离的4种脱氧核苷酸,ATP,问题5： DNA复制的结果？,一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子；,问题： DNA复制的意义？,DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而使生物前后代保持了遗传信息的连续性。,DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板； 通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。,7.DNA准确复制的原因：,1.场所： 2.时期： 3.条件： 4.复制遵循的原则： 5.复制过程及特点： 6.复制的生物学意义： 7.DNA能精确复制的原因：,细胞核（主要）、线粒体、叶绿体、细菌,有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂前的间期,碱基互补配对原则,（2）边解旋边复制,（1）半保留复制,使遗传信息在传递过程中保持了连续性,（1） DNA独特的双螺旋结果，提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则。,小结,假设将1个全部被15N标记的DNA分子(0代)转移到含14N的培养基中培养n代，结果如下： 1DNA分子数 (1)子代DNA分子总数2n个 (2)含15N的DNA分子数2个 (3)含14N的DNA分子数2n个 (4)只含15N的DNA分子数0个 (5)只含14N的DNA分子数(2n2)个,2脱氧核苷酸链数 (1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条 (2)含15N的脱氧核苷酸链数2条 (3)含14N的脱氧核苷酸链数(2n12)条 3消耗的脱氧核苷酸数 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则： (1)经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m(2n1)个。 (2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。,【特别提醒】 运用DNA半保留复制特点，分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养液中化学元素的转换。 运用DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。 在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。,根据半保留复制和碱基互补配对原则,1、一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？,DNA分子数=,2n,脱氧核苷酸链数=,2n+1,母链数=,子链数=,2,2n+1 2,解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,解：,答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+12条,2、与DNA复制有关的计算,2、一个DNA的碱基A占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G多少个？,因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，,DNA复制n代后子链数=2n+1 2,DNA连续复制n代后需要 鸟嘌呤=（2n+1 2 ）/2 m （1/2 a%） = m （2n 1）（1/2 a%）,解析：先求出亲代DNA中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数等于亲代DNA胞嘧啶（C）数，再求出DNA复制n代后子链数；最后求出DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数。,解：,所以G=C=m（1/2 a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代DNA胞嘧啶数= m （1/2 a%）,答：,DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数是 m （2n 1）（1/2 a%）。,结构,复制,简答1,简答2,简答3,简答4,计算1,计算2,分子复制的计算：,亲代DNA分子经 n 次复制后，则,（）DNA分子数,子代DNA分子数：,含亲代母链的DNA分子数：,不含亲代母链的DNA分子数：,2n个,2个,2n-2个,分子复制的计算：,亲代DNA分子经 n 次复制后，则,（2）脱氧核苷酸链数,子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：,亲代脱氧核苷酸链数：,新合成的脱氧核苷酸链数：,2n+1条,2条,2n+1-2条,分子复制的计算：,（3）消耗的脱氧核苷酸数,若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制后需要消耗该脱氧核苷酸个数为：,m（ 2n-1）,DNA分子的复制小结：,边解旋边复制,解旋酶、聚合酶等,规律2：亲代DNA分子经 n 次复制后，所需游离的脱氧核苷酸数为： R游离的脱氧核苷酸数=a (2 n-1),其中 a 表示模板的碱基数，n 表示复制的次数。 规律3：亲代DNA分子第 n 次复制，所需游离的脱氧核苷酸数为： R游离的脱氧核苷酸数=a (2 n-1),其中 a 表示模板的碱基数，n 表示复制的次数。,考点一、关于DNA分子复制的理论知识,1、下列关于DNA复制的叙述，正确的是 A、DNA分子在DNA聚合酶的作用下，水解成脱氧核苷酸 B、在氢键全部断裂之后才开始碱基互补配对 C、氢键断裂后以一条母链为模板合成两条新的子链 D、复制后，每个新DNA分子中含有一条母链和一条子链,2、下列有关DNA的叙述中正确的是（ ） A.同一生物个体各种体细胞核中的DNA分子相同 B.DNA只存在于细胞核中 C.细胞缺水和营养不足将影响DNA碱基组成 D.DNA分子的单链中A+G=C+T或A+C=G+T,D,3、DNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基（设为P）变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为UA、AT、GC、CG，推测“P”可能是 A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶,D,4、下图是DNA复制的有关图示。ABC表示大肠杆菌的DNA复制。DF表示哺乳动物的DNA分子复制片段。图中黑点表示复制起点，“ ”表示复制方向，“ ”表示时间顺序。,（1）若A中含有48502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/s，则此DNA分子复制约需30s，而实际上只需约16s，根据AC图分析，这是因为_。 （2）哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按AC的方式复制，至少8h，而实际上约6h左右，根据DF图分析，是因为_。 （3）AF均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是_。 （4）C与A，F与D相同，C、F能被如此准确地复制出来，是因为：,复制是双向进行的,从多个起始点同时进行复制,边解旋边复制,1）DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板；2）DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子复制准确无误的完成,考点二、关于DNA分子复制的计算,.如果用同位素32P标记一个噬菌体内的双链DNA分子，然后让它侵染大肠杆菌，最后释放出400个后代，则其后代中含有32P的噬菌体应占总数的（ ） . . .0.5% D.50% 2.含有100个碱基对的一个DNA分子片段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制3次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸（ ） .60 B.80 C.180 D.420 3.世纪金榜变式训练某一DNA分子（设为第一代）含有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个，该DNA分子连续复制数次后，共消耗了周围环境中的鸟嘌呤脱氧核苷酸6200个，那么，该DNA分子已经复制到了（ ） A、第4代 B、第5代 C、第6代 D、第7代,注意：复制了几次与复制到第几代的差别,D,C,考点三、DNA分子的复制与细胞分裂相结合,1、将含有两对同源染色体，其DNA分子都已用32P标记的精原 细胞，放在只含31P的原料中进行减数分裂，则该细胞产生的 四个精子中，含31P和32P标记的精子所占的比例分别是 A、50% 50% B、50% 100% C、100% 50% D、100% 100%,D,2、将含有1对同源染色体、其DNA分子都已用32P标记的精原细胞，在只供给含31P的原料中先进行一次有丝分裂，产生的两个子细胞再各自进行减数分裂。则最终所产生的8个精子中，含31P和32P标记的精子所占的比例分别是 A50、25 B25、25 C100、50 D100、100,C,3用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是( ) A.中期20和20、后期40和20 B.中期20和10、后期40和20 C.中期20和20、后期40和10 D.中期20和10、后期40和10,A,1、将细胞置于含有BrdU的某种培养基中培养 。当细胞的DNA复制时，BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到DNA的子链中。将处于不同细胞周期的中期细胞进行常规制片，经特殊染色后，在显微镜下观察每条染色体的姐妹染色单体的着色情况。由于掺入BrdU的情况不同，着色的深浅也不同：在染色单体中，若DNA只有一条单链掺有BrdU，则着色深；若DNA的两条单链都掺有BrdU，使DNA双链螺旋程度降低，从而着色浅。请分析回答： （1）若观察到置于含有BrdU的某种培养基中培养的细胞中所有染色体上的两条姐妹染色单体着色深，则该细胞正处于第_个细胞周期的中期。 （2）若细胞中的所有染色体上的两条姐妹染色单体一条着色深、一条着色浅，则该细胞正处于第_个细胞周期的中期。,一,二,考点四、关于DNA分子半保留复制的其它实验,将含15NDNA的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,连续培养两代后得到第一、二代细胞，分别从第一、二代细胞中提取出DNA。分别用CsCl密度梯度离心方法分离得到的结果如下图C、D所示。A为含14NDNA离心后的结果，B为含15NDNA离心后的结果。 思考：1、由实验结果可以推测DNA的复制方式是_,A B C D,2、上述试验中若在离心之前用解旋酶对DNA分子进行处理，则会出现什么样的结果？,复制的起始点：原核生物的DNA大多为环状，只有一个起始点。真核生物的DNA很大，有多个起始点。复制过程大多双向同时进行。,体外扩增DNAPCR,（1）要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过 代培养，且培养液中的 是唯一氮源。 （2）综合分析本实验的DNA离心结果，第 组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第 组和第 组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是 。 （3）分析讨论： 若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于 ，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。 若将子代DNA双链分开后再离心，其结果 （选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。 若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置 ，放射性强度发生变化的是 带。 若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果中的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为 。,你打算如何设计实验来探究DNA是如何复制的？,1.从结果入手：,若子代DNA两条链_，为半保留复制,若子代DNA两条链_，为全保留复制,都是母链或都是子链,一条母链一条子链,2.如何区分母链和子链,验证子代DNA两条链的来源,亲代DNA,ATTGAC TAACTG,ATTGAC TAACTG,TAACTG,ATTGAC,TAACTG,ATTGAC,全保留复制,半保留复制,分子复制的计算：,一个亲代DNA分子经 n 次复制后，则,（）DNA分子数,子代DNA分子数：,含亲代母链