【生物】DNA的復制課件-2023-2024學年高一下學期生物人教版必修2

生物學（新人教版）必修2遺傳與進化第三章

第3節(jié)

DNA的復制學習目標：1、怎樣證明DNA是半保留復制的

？2、DNA的復制過程是怎樣的

？3、DNA半保留復制對遺傳信息穩(wěn)定傳遞有什么意義

？沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫道：“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。”inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結構》論文節(jié)選堿基互補配對原則暗示DNA的復制機制可能是怎樣的？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？問題探討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再合成互補鏈?？茖W研究需要大膽的想象，但得出結論必須建立在確鑿的證據之上。半保留復制全保留復制對DNA復制的推測如何區(qū)分親代和子代的DNA？？提出問題作出假設DNA以什么方式復制？DNA以半保留方式復制（或全保留）如何來證明哪個觀點是正確的？關鍵思路：通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA。(沃森和克里克)同位素標記技術DNA半保留復制的實驗證據科學家：

梅塞爾森

和

斯塔爾

材料：大腸桿菌

實驗原理：

14N和15N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分離開含有相對原子質量不同的氮元素的DNA。不同密度的DNA分子應如何區(qū)分

？？密度梯度離心技術假說—演繹法14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(輕帶）(低密度帶)(中帶)(中密度帶)(重帶)(高密度帶)利用離心技術可以在試管中區(qū)分含有不同質量N元素的DNA。15NH4Cl繁殖若干代15N/15N-DNA目的？放在14NH4Cl中分裂第二次分裂一次提取DNA離心提取DNA離心DNA復制一次DNA復制第二次得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標記大腸桿菌15N/15N-DNA結果？？15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA親代子一代演繹推理

假設：全保留復制全部位于重帶1/2位于輕帶1/2位于重帶3/4位于輕帶1/4位于重帶離心離心離心DNA復制一次子二代DNA復制第二次15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N15N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA14N/14N-DNA14N/14N-DNA演繹推理全部位于重帶全部位于中帶1/2位于輕帶1/2位于中帶離心離心離心DNA復制一次DNA復制第二次15N/15N14N/

15N14N/14N14N/

15N

假設：半保留復制親代子一代子二代實驗結論：DNA的復

制是半保留復制提出問題作出假說演繹推理實驗驗證得出結論假說—演繹法可能的復制方式DNA是如何復制的？根據復制方式，預測實驗結果實驗結果與半保留復制的預期相符DNA分子復制的方式是

半保留復制半保留復制全保留復制DNA半保留復制的實驗證據假說演繹法概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程時間真核細胞：細胞核（主要）、線粒體和葉綠體；原核細胞：擬核（主要）

病毒：

宿主細胞中細胞分裂前的

間期

（真核）場所DNA復制的過程過程解旋合成互補子鏈恢復螺旋形成子代DNA條件①模板：②原料：③能量：④酶：親代DNA的兩條母鏈4種

游離的

脫氧核苷酸主要是線粒體提供ATP解旋酶

（解螺旋，破壞氫鍵）DNA聚合酶

（形成磷酸二酯鍵）CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋：

解旋酶可以斷開氫鍵，使DNA的兩條鏈解開。復制過程：CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT（2）合成子鏈

4種脫氧核苷酸為原料，堿基互補配對原則，

氫鍵自動合成，不需要酶。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP子鏈的合成方向是5'端

→3'端DNA聚合酶：將單個的脫氧核苷酸連接到子鏈上，催化磷酸二酯鍵合成。（2）合成子鏈

CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT5'TTACGCGTATATATA5'3'子代DNA均含有原來的一條母鏈和一條新合成的子鏈（3）螺旋

成為

子代DNA

半保留復制解旋合成子鏈恢復雙螺旋結構整體過程(1)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？

分別作用于圖2中哪個部位？(2)圖1中的a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中，

哪些鏈堿基排列順序相同？堿基排列順序相同

：

a和c，

b和d解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯鍵氫鍵

a、d是

子鏈

解旋酶5’3’DNA聚合酶3’5’5’3’5’3’子鏈均由5’向3’端進行延伸解旋酶使氫鍵斷開，兩條鏈解開連接單個的脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵斷開氫鍵的方式：解旋酶加熱等DNA聚合酶DNA聚合酶簡單的過程過程邊解旋邊復制

(從過程上看)半保留復制(從結果上看)形成兩個完全相同的DNA分子特點結果方向子鏈延伸：DNA復制的過程真核生物：原核生物：多起點雙向復制單起點雙向復制（起點和方向）5'端→3'端意義將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。準確復制的原因(1)獨特的雙螺旋結構提供了精確的模板。(2)通過堿基互補配對保證了復制準確地進行。氫鍵解旋真核原核畫出

一個被15N標記的DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)3代的DNA復制過程：

親代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N無論DNA復制多少次，含有15N-DNA分子永遠只有個，鏈也是

條兩

21222315N15N14N14N半保留復制兩

親代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N21222315N15N14N14N假如：全保留復制以一個DNA分子為例一個DNA分子經n次復制后，則①子代DNA分子數：②含15N的DNA分子數：④不含15N的DNA分子數：2n個2個2n-2個⑤含15N的DNA分子數與子代DNA分子數之比為：2/2n③只含15N的DNA分子數：

0個DNA復制中的有關計算，以親代被15N標記為例：①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數：②15N脫氧核苷酸鏈數：③新合成的脫氧核苷酸鏈數：

2n乘以2=2n+1條2條2n+1-2條一個DNA分子經n次復制后，則一個DNA，有2條鏈m×（2n-1）（1）則經過n次復制共需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸個數為：（2）第n次復制需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸個數為：m（2n-2n-1）

=m

×2n-1若某DNA分子含有腺嘌呤脫氧核苷酸m個，則注意：“復制了n次”和“第n次復制”

堿基是“對”和“個”

“DNA分子數”和“鏈數”

“含”和“只含”１、含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是２、含15N鏈占全部DNA單鏈的比例是３、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是４、只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是５、含14N鏈占全部DNA單鏈的比例是1/41/813/47/8練習：

用15N標記的一個DNA分子,放在含有14N的培養(yǎng)基中復制三次，則子代中，課本p561.DNA復制是在為細胞分裂進行必要的物質準備。據此判斷下列相關表述是否正確。（1）DNA復制與染色體復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的復制也是在這個時期完成。

（

）