【同步課堂】2024-2025學(xué)年高一生物下冊(cè)課件：3.3 DNA的復(fù)制-（人教版2019必修2）

基因的本質(zhì)第3章第3節(jié)DNA的復(fù)制本節(jié)聚焦怎樣證明DNA是半保留復(fù)制的？DNA的復(fù)制過程是怎樣的？DNA的半保留復(fù)制對(duì)遺傳信息的穩(wěn)定傳遞有什么意義?在所有形式的DNA復(fù)制中，高度保守的DNA聚合酶是完成DNA復(fù)制的必需。由于DNA聚合酶需要在DNA雙螺旋上快速滑動(dòng)，而其環(huán)狀b亞基提供了滑動(dòng)的可能。因此DNA的復(fù)制過程是圍繞DNA聚合酶的b亞基在DNA上的裝卸來進(jìn)行的，DNA聚合酶的b亞基是DNA復(fù)制過程中的持續(xù)性-啟動(dòng)因子（processivity-promotingfactor），DNA雙螺旋通過在b亞基上快速滑動(dòng)來完成復(fù)制問題探討沃森和克里克在發(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(duì)方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制”1.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準(zhǔn)確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，暗示DNA的復(fù)制可能要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈。2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反應(yīng)科學(xué)研究具有什么特點(diǎn)？科學(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實(shí)驗(yàn)證據(jù)之上。inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)子一代子二代親代沃森和克里克：半保留復(fù)制全保留復(fù)制德爾布呂克：分散復(fù)制①DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基

之間的氫鍵斷裂。②解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的模板，游離的

脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，

通過形成

氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。③新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，這種復(fù)制方式被稱做半保留

復(fù)制。二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

關(guān)鍵思路：通過實(shí)驗(yàn)區(qū)分親代和子代的DNA?？茖W(xué)家：梅塞爾森（M.Meselson）和斯塔爾（F.Stahl）材料：大腸桿菌技術(shù)：同位素標(biāo)記法（15N無放射性）、密度梯度離心法15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，這兩種同位素的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

實(shí)驗(yàn)過程：①先用15NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌②讓大腸桿菌繁殖若干代（DNA幾乎都是15N標(biāo)記）③將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中④在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA⑤將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心管中DNA的位置二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

15N14N14N14N15N14N親代子一代子二代細(xì)胞再分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA實(shí)驗(yàn)預(yù)期：半保留復(fù)制二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

親代子一代子二代細(xì)胞再分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心15N15N14N14N14N14N15N15N15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA實(shí)驗(yàn)預(yù)期：全保留復(fù)制二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

子一代子二代親代細(xì)胞再分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心15N14N15N14N15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA實(shí)驗(yàn)預(yù)期：分散復(fù)制二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA親代子一代子二代15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制三、DNA復(fù)制的過程1.DNA復(fù)制的概念是什么?時(shí)間？場(chǎng)所？2.DNA復(fù)制過程怎么進(jìn)行?3.DNA復(fù)制過程需要哪些條件?4.DNA復(fù)制過程有何特點(diǎn)?5.DNA復(fù)制有何生物學(xué)意義?閱讀p55，思考下列問題：三、DNA復(fù)制的過程

細(xì)胞分裂前的間期,隨著染色體的復(fù)制而完成。2.時(shí)間：3.場(chǎng)所:真核生物：1.概念：指以親代DNA的兩條鏈為模板合成子代DNA的過程。葉綠體、線粒體細(xì)胞核（主要）4.條件:③能量親代DNA的兩條鏈4種游離的脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等由細(xì)胞代謝提供的ATP等①模板②原料④酶

三、DNA復(fù)制的過程⑴解旋：在能量的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶5.過程:三、DNA復(fù)制的過程

⑵合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵三、DNA復(fù)制的過程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP

合成方向：

子鏈的5'端→3'端形成磷酸二酯鍵⑵合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。三、DNA復(fù)制的過程（3）形成子代DNA分子：每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'解旋酶酶5'3'3'5'DNA聚合酶5'3'前導(dǎo)鏈5'3'岡崎片段DNA連接酶DNA聚合酶的底物：脫氧核苷酸DNA連接酶的底物：DNA片段后隨鏈前導(dǎo)鏈與后隨（滯后鏈）：互補(bǔ)配對(duì)單鏈附著蛋白三、DNA復(fù)制的過程

6.原則:7.特點(diǎn):邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制堿基互補(bǔ)配對(duì)原則9.意義:DNA通過復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。8.DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因①DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供精確的模板。②堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。提高復(fù)制效率，減少DNA突變可能保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行半不連續(xù)復(fù)制(前導(dǎo)鏈和滯后鏈)三、DNA復(fù)制的過程

DNA是主要的遺傳物質(zhì)：基因染色體DNA蛋白質(zhì)定位成分結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸形成復(fù)制功能半保留復(fù)制DNA可能的復(fù)制機(jī)制假說復(fù)制機(jī)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則驗(yàn)證時(shí)間場(chǎng)所條件過程結(jié)果原則意義結(jié)論本節(jié)思維導(dǎo)圖練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.DNA復(fù)制是在為細(xì)胞分裂進(jìn)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(dú)立進(jìn)行的。（

）(2)在細(xì)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(gè)時(shí)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(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行B.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性C.1個(gè)DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生4個(gè)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練習(xí)與應(yīng)用

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(bǔ)配對(duì)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(gè)堿基對(duì)，就會(huì)產(chǎn)生1個(gè)錯(cuò)誤。請(qǐng)根據(jù)這一數(shù)據(jù)計(jì)算，約有31.6億個(gè)堿基對(duì)的人類基因組復(fù)制時(shí)可能產(chǎn)生多少個(gè)錯(cuò)誤?這些錯(cuò)誤可能產(chǎn)生什么影響?可能有6個(gè)堿基發(fā)生錯(cuò)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）。練習(xí)與應(yīng)用2.已知果蠅的基因組大小為18×108bp(bp表示堿基對(duì))，真核細(xì)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(qǐng)你推測(cè)果蠅DNA形成多