生物人教版（2019）必修2 3.3DNA的复制课件（共36张PPT）

(共36张PPT)
3.3 DNA的结构
1.怎样证明DNA是半保留复制的
2.DNA的复制过程是怎样的
3.DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义
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。
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
in the following communications. We were not a ware of the details of the results presonted there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chenical arguments.
It has not escoped our notice that the spscific pairing we have postulated immedintely suggests apossible copying mechanism for the genetis material.
Full details of the structure,including the con-ditions assumed in building it,together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere.
《核酸的分子结构》论文节选
问题探讨
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
问题探讨
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，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
一、对DNA复制的推测—— 假说-演绎法
1.提出问题：
DNA以什么方式复制？
2.做出假设
①半保留复制
②全保留复制
③分散复制
+
+
+
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用___________技术，设计了一个巧妙的实验。
二、DNA半保留复制的实验证据
同位素标记
15N和14N是N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_________可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
离心技术
3.演绎推理
①若为半保留复制，
离心后的DNA分布位置如下
②若为全保留复制，
离心后的DNA分布位置如下
3.演绎推理
③若为分散复制，
离心后的DNA分布位置如下
3.演绎推理
4.实验验证
实验结果与半保留推理结果相同。
5得出结论
DNA复制方式为半保留复制。
三、DNA复制的过程
第1步：解旋
在细胞提供的能量的驱动下,解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开,这个过程叫作解旋。
3′
5′
解旋酶
ATP
ADP+Pi
第2步：合成子链
DNA 聚合酶等以解开的每一条母链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链。
第3步：复旋
随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
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
在解旋酶的作用下，双链螺旋的DNA打开氢键，解开成为两条单链，每条单链均作为模板合成新的DNA。
以两条母链为模板，4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成为两条新的子链。
一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子。
①解旋：
②合成：
③复旋：
三、DNA复制的过程
四、DNA复制的特点
新合成的子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA解旋酶
游离的脱氧核苷酸
1.边解旋边复制
2.半保留复制
五、DNA复制需要的基本条件
1. 模板
2. 原料
3. 酶
4. 能量
亲代DNA的两条链
游离的4种脱氧核苷酸
DNA解旋酶
DNA聚合酶等
由细胞提供
(如ATP提供)
六.DNA精确复制的原因
①DNA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。
七.DNA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。
思考：核DNA复制时间和场所是什么？
时间：细胞分裂前的间期
场所：细胞核
DNA复制-拓展
1.多起点复制
真核生物 DNA 的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。
DNA复制-拓展
2.双向复制
多数生物细胞内 DNA 的复制都是从固定的起点开始双向进行的。
DNA复制-拓展
3.半不连续复制
由于DNA聚合酶具有专一性(子链从5′→3′延伸)，而 DNA的2条链是反向平行的，所以在复制时一条子链的合成是连续进行的，而另一条子链的合成是反向不连续进行的,由DNA连接酶将这些片段连成一条子链。
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
一个被15N标记的DNA分子，含有m对碱基，其中腺嘌呤为a个，在含14N的培养基中复制n次。
共产生子代DNA分子____个；
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；
复制过程中共需要游离（原料）的胞嘧啶_______________个；
7.复制第n次需要游离（原料）的胞嘧啶 ____________个。
2n
2
2n
0
2n - 2
(2n-1)×(m-a)
(2n-1)×(m-a)
1.假定某大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a,若将其长期培养在含15N的培养基中，便得到含15N的DNA，相对分子质量为b。现将含15N的DNA大肠杆菌再培养在含14N的培养基中，那么子二代DNA的相对分子质量平均为( )
A.(a+b)/2 B.(a+b)/4
C.(3a+b)/4 D.(3b+a)/4
C
2. 某基因的一个片段在解旋时，a链发生差错，C变为G，该基因复制3次后，发生突变的基因占全部基因的（ ）
A．100％ B．50％
C．25％ D．12．5％
B
3. 7-乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶（C）配对而与胸腺嘧啶（T）配对．某DNA分子中腺嘌呤（A）占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤（G）全部被7-乙基化，该DNA分子正常复制产生的两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶（T）占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤（G）所占比例为（　）
A、10% B、20% C、30% D、45%
B
4.5-BrU(5-溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5-BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换（ ）
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
B
5.在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子，用α、β、γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。
回答下列问题：
（1）某种酶可催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的______（填“α”、“β”或“γ”）位上。
（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的_______（填“α”、“β”或“γ”）位上。
γ
α
5.在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子，用α、β、γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。
回答下列问题：
（3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是:____________________________
一个含有32P标记的双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记。
练习与应用（P52）
一、概念检测
1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。
(1)DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基。（ ）
(2)在DNA的双链结构中，碱基的比例总是(A+G)/(T+C)=1。（ ）
DNA结构和复制的课后习题
√
√
2.下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩的名称。
①胞嘧啶
②腺嘌呤
③鸟嘌呤
④胸腺嘧啶
⑤脱氧核糖
⑥磷酸
⑦脱氧核苷酸
⑧碱基对
⑨氢键
⑩一条脱氧核苷酸链的片段
3.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ）
A.b≤0.5
B.b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个
D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个
4.一条DNA单链的序列是5′- GATACC-3′，那么它的互补链的序列是（ ）
A. 5′-CTATGG-3′ B. 5′-GATACC-3
C. 5′-GGTATC-3′ D. 5′-CCATAG-3′
C
C
二、拓展应用
碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义
根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性
练习与应用（P56）
一、概念检测
1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。
(1)DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。
（ ）
(2)在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。（ ）
×
×
2.DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A.复制均在细胞核内进行
B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是( )
A.所有的大肠杆菌都含有15N
B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
B
C
二、拓展应用
1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误 这些错误可能产生什么影响
可能有6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响（这一问可由学生作开放式回答）。
二、拓展应用
2.已知果蝇的基因组大小为18×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50-100bp/s。下图为果蝇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。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。