第3章第3节DNA的复制（课件）高一生物无忧（人教版必修2）

沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处道:“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。讨论：1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的?2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？inthefollowingcommunications.Wewerenota

ware

ofthedetailsoftheresultspresontedtherewhenwe

devisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyon

publishedexperimentaldataandstereo-chenicalarguments.

Ithasnotescopedournoticethatthespscific

pairingwehavepostulatedimmedintelysuggestsapossible

copyingmechanismforthegenetismaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithaset

ofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子结构》论文节选第3章第3节DNA的复制1.对DNA分子分子的推测与证明2.DNA复制过程3.DNA半保留复制对于遗传信息稳定遗传的意义一、对DNA复制的推测1.全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；2.半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；3.分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。复制一次复制一次次复制一马修·斯坦利·梅塞尔森MatthewStanleyMeselson

遗传学、分子生物学家，美国两院院士

富兰克林·威廉·斯塔尔FranklinWilliamStahl遗传学、分子生物学家，美国两院院士二、DNA分子半保留复制的实验证据

14N和15N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。14N/14N-DNA（轻链）15N/14N-DNA（中链）15N/15N-DNA（重链）轻带中带重带科学方法：同位素标记法、密度梯度离心法密度梯度离心二、DNA分子半保留复制的实验证据重带(下部)15N/15N中带(中间)15N/14N轻带(上部)14N/14N中带(中间)15N/14N15N14N亲代DNA子一代DNA子二代DNA15N15N14N15N14N15N14N14N14N14N14N15NDNA半保留复制的演绎推理过程二、DNA分子半保留复制的实验证据15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:细胞再

分裂一次15N15N转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心高密度带中密度带低密度带中密度带14N14N15N14N二、DNA分子半保留复制的实验证据DNA半保留复制的演绎推理过程14N14NP:F1:F2:细胞再

分裂一次15N15N转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心高密度带高密度带低密度带低密度带高密度带15N15N14N14N15N15N14N14N14N14NDNA全保留复制的演绎推理过程二、DNA分子半保留复制的实验证据P:F1:F2:细胞再

分裂一次15N15N转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心高密度带中密度带中密度带15N14N15N14N15N14N15N14N15N14N15N14N二、DNA分子半保留复制的实验证据DNA分散复制的演绎推理过程细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是 (

)A．子一代DNA应为② B．子二代DNA应为①C．子三代DNA应为④ D．亲代的DNA应为⑤【典型例题】子一代的DNA应为全中(14N/15N)，即图②；子二代DNA应为1/2中(14N/15N)、1/2轻(14N/14N)，即图①；子三代DNA应为1/4中(14N/15N)、3/4轻(14N/14N)，即图③，而不是全轻(14N/14N)；亲代的DNA应为全重(15N/15N)，即图⑤。C【方法点拨】三、DNA分子复制的过程阅读教材DNA分子复制的过程部分，回答问题：1.DNA复制过程特点？边解旋边复制，半保留复制2.DNA复制需要哪些条件？模板、原料、酶和能量等3.DNA复制场所在哪里？在什么时间进行？细胞核；有丝分裂间期和减数分裂第一次分裂间期4.DNA复制的意义？保证亲子代遗传信息的连续性DNA解旋酶催化（氢键断裂）1.解旋：模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸为原料，合成两条新子链）2.合成：以两条母链为模板进行碱基配对3.复旋：两条母链和两条子链盘绕盘绕形成两个子代DNA:同时进行(边解旋边复制）三、DNA分子复制的过程时间场所条件原则过程特点结果意义DNA分子复制过程有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期主要发生在细胞核中①模板：DNA的两条链；②原料：游离的4种脱氧核苷酸；③能量：ATP；④酶：解旋酶、DNA聚合酶等碱基互补配对原则解旋―→合成互补子链―→形成子代DNA分子①边解旋边复制②半保留复制1个DNA分子―→2个子代DNA分子确保了亲子代之间遗传信息的连续性【典型例题】下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(

)A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率A【方法点拨】1.有多个复制起点，但并不是同时开始2.半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，同时每次复制都可产生两个DNA分子，提高了复制速率。四、DNA复制的有关计算(1)子代DNA分子数为2n个。①含有亲代链的DNA分子数为2个。②不含亲代链的DNA分子数为(2n-2)个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。①亲代脱氧核苷酸链数为2条。②新合成的脱氧核苷酸链数为(2n+1-2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数。①亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个。②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。【典型例题】有100个碱基对的某DNA分子片段，内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸个数，以及这n次复制共需游离腺嘌呤脱氧核苷酸个数依次是(

)A．40×2n－1,40×2n－1B．40n－1,40nC．40×(2n－1)，40×(2n－1)D．40×2n－1,40×(2n－1)D该DNA的（T+C)=100，故T=100-60=40个，复制n次形成2n个DNA。第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸个数为40×2n－1,n次复制共需游离腺嘌呤脱氧核苷酸个数40×(2n－1)【方法点拨】1．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（

）【课堂练习】A．该实验运用了密度梯度离心法和同位素标记技术B．子一代结果若为②，可以排除全保留复制的学说C．根据半保留复制学说，推测子二代结果应为③D．若加入解旋酶后离心，推测子一代结果应为①C【课堂练习】2．科学家将被15N标记了DNA的大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养，来研究DNA的复制，下列关于DNA复制叙述不正确的是（

）A．复制3次后，子代中含14N的DNA占75%B．DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料C．DNA