3.3 DNA的复制 课件 高一下学期生物人教版必修2

3.3

DNA的复制问题探讨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写道：“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。”inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子结构》论文节选讨论1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？

碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。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？

科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。课本P5301对DNA复制的推测提出问题DNA以什么方式复制？作出假设DNA以半保留方式复制（全保留、分散）一、对DNA复制的推测半保留复制全保留复制其他分散复制1.半保留复制（沃森&克里克）特点：一模一样，一新一旧一、对DNA复制的推测①DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；②解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，

通过形成氢键，结合到作为模板的单链上；③新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称做半保留复制。2.全保留复制

新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。特点：一全新，一全旧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。特点：新旧都有，随机组合一、对DNA复制的推测02DNA半保留复制的实验证据二、DNA半保留复制的实验证据1.如果要你来设计实验如何验证哪个假说是对的，你认为最基本的思路是什么？把DNA的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区分开，观察它在新的DNA中的分布情况。2.如何在实验中直观区分母链和子链？同位素标记法。3.如何检测这种差异？15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，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，从而区分亲代和子代的DNA。密度梯度离心密度低高区分：差速离心法15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N演绎推理—假设是半保留复制14N/15N-DNA15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA14N/15N-DNA密度梯度离心15N/15N-DNA14N/15N-DNA14N/15N-DNA14N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA15N15NPF1F214N14N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N演绎推理—假设是全保留复制15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA14N/14N-DNA密度梯度离心15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA演绎推理—假设是分散复制14N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/15N-DNA细胞再

分裂一次转移到含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PF1F215N15N全部中带1/2中带1/2轻带1/1重带3/4轻带一条带1/2中带1/2轻带演绎推理3.研究方法：2.实验材料：4.实验技术：大肠杆菌（繁殖快，20min一代）假说—演绎法同位素标记法密度梯度离心法1.

实

验

者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔课本P53二、DNA半保留复制的实验证据验证假说DNA半保留复制的实验验证假说得出结论DNA的复制是以半保留的方式进行的。提取DNA离心提取DNA离心提取DNA离心转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次细胞再分裂一次实验结果与半保留复制的预期相符大肠杆菌在15NH4Cl的培养液培养若干代全部位于重带15N/15N全部位于中带14N/

15N1/2位于轻带1/2位于中带14N/14N14N/

15N第一代第二代排除全保留复制二、DNA半保留复制的实验证据排除分散复制【小结】假说-演绎法：提出问题DNA是如何复制的?作出假说推测可能的复制方式：半保留复制、全保留复制、弥散型复制。演绎推理推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果。实验验证证明DNA半保留复制的实验。得出结论结论：DNA复制是半保留复制。(2)、P、F1、F2三代DNA离心后的试管分别是图中的：

P0

、F1

、F2

。

ABD(1)、图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：

，

。(3)、上述实验结果证明了DNA的复制方式是

。31P31P和32P半保留复制1.以含有31P标志的大肠杆菌放入32P的培养液中，培养2代。离心结果如右：03DNA复制的相关计算

将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：三、DNA复制的相关计算

共产生子代DNA分子____个；

(1)DNA分子数

子代DNA分子中，含15N的DNA分子_____个

子代DNA分子中，含14N的DNA分子_____个

子代DNA分子中，只含15N的DNA分子_____个

子代DNA分子中，只含14N的DNA分子______个2n22n02n-2步步高P57

将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：

共产生脱氧核苷酸链

个；

含15N的脱氧核苷酸链

个；

含14N的脱氧核苷酸链

个；

22n+12n+1-2(2)脱氧核苷酸链数三、DNA复制的相关计算

将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：(3)消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离

的该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗

游离的该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。三、DNA复制的相关计算(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，

前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。(3)切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，

含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，

“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。特别提醒：“DNA复制”相关题目的4点“注意”三、DNA复制的相关计算12.如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是（

）A.复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶B.DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9900个C.④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D.子代中含15N的DNA分子占1/2B习题巩固放射性同位素总结

稳定同位素3H：标记亮氨酸，研究分泌蛋白合成与运输过程14C：标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径32P：35S：标记DNA标记蛋白质噬菌体的遗传物质18O：标记H2O、CO2研究光合作用产物O2氧原子的来源15N：标记DNA

，研究DNA复制方式检测放射性：检测密度或相对分子质量同位素

标记研究转移路径重点：15N、18O无放射性

荧光标记法用荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质，诱导细胞融合，证明

现代分子生物学技术利用该技术证明基因在染色体上呈线性排列细胞膜具有一定的流动性

运用假说——演绎法:1.孟德尔发现分离定律和自由组合定律2.摩尔根证明基因在染色体上3.梅塞尔森和斯塔尔证明DNA复制方式为半保留复制

运用类比推理法：萨顿提出基因在染色体上的假说当堂检测（5min）3．同位素示踪技术在生物学发展史上起着重要的作用，下列有关叙述正确的

是（）A．赫尔希和蔡斯用32P和35S将噬菌体的蛋白质和DNA区分开，单独研究各自作用B．鲁宾和卡门用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2，证明了O2中O的来源C．梅塞尔森利用同位素14N和15N的放射性，证明了DNA复制方式为半保留复制D．卡尔文利用12C标记CO2，探明了CO2中的C转化为有机物中C的转移路径A14C15N、18O无放射性稳定性易错：15N、18O、12C无放射性当堂检测（5min）4．遗传规律和遗传物质的发现经历了漫长的科学探究历程，下列有关说法正确

的是（）

A．减数分裂的发现为孟德尔遗传规律的提出提供了理论依据

B．摩尔根利用假说—演绎法证明了基因在染色体上呈线性排列

C．DNA复制方式的发现应用了同位素标记法和密度梯度离心技术

D．沃森和克里克通过构建数学模型发现了DNA分子的双螺旋结构C物理

荧光标记法用荧光染料标记小鼠和人细胞表面的蛋白质，诱导细胞融合，证明

现代分子生物学技术利用该技术证明细胞膜具有一定的流动性基因在染色体上呈线性排列04DNA复制的过程课本P55、1.概念：以

为模板合成

的过程。

2.时间：

。

3.场所：①真核生物：

（主要）

和

。②原核生物：

（主要），质粒。亲代DNA子代DNA细胞分裂前的间期细胞核线粒体叶绿体拟核四、DNA复制的过程注意：不是所有细胞都能发生DNA复制，只有分裂的细胞才能发生问题：叶肉细胞能发生DNA复制吗？不能（1)解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。断开氢键CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶课本P55最后1段四、DNA复制的过程4.过程：（2）合成子链：

形成氢键CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT4.过程：

游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。课本P55最后1段四、DNA复制的过程（2）合成子链：

形成磷酸二酯键CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP4.过程：在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。课本P55最后1段DNA聚合酶作用：将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链

四、DNA复制的过程合成方向：子链的5'端→3'端原则能量亲代DNA的两条链4种游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶一般是ATP模板原料酶A-T，T-A，C-G，G-C从子链的5'端向3'端延伸方向四、DNA复制的过程新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶解旋酶游离的脱氧核苷酸笔记：

两条子链延伸方向相反A-U，T-A，C-G，G-C(3)形成子代DNA：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。重新螺旋CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'4.过程：课本P55最后1段四、DNA复制的过程TCTTGCTCAGAACGAGAGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+①2条母链碱基顺序是什么关系？②2条子链碱基顺序是什么关系？③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？互补互补相同5、结果：形成两个完全相同的DNA分子adabcd7.DNA精确复制的原因（1）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。（2）通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。8.DNA复制的意义将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。四、DNA复制的过程6.DNA复制的特点①边解旋边复制②半保留复制P56拓展应用2

左图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。果蝇DNA复制的电镜照片（1）真核生物：多起点双向复制，优点：提高复制效率最右边开始复制不同时开始（2）原核生物：单起点双向复制P56拓展应用2

1．如图为DNA分子复制的两个模型。

图1

图2(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？e、f分别是什么化学键？(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是

相同的？(1)提示：酶1是解旋酶，酶2是DNA聚合酶。(2)提示：a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。解旋酶DNA聚合酶bc磷酸二酯键氢键五、有丝分裂与减数分裂中染色体标记情况分析ACTTGACGATGAACTGCT复制染色体数目不变

DNA数目加倍复制产生的两个子代DNA分子位于一条染色体的