生物人教版（新课程标准） 必修2-3.3 DNA的复制 课件（45张PPT)

(共45张PPT)
☆ DNA分子具有_____________ 结构：
1、DNA分子由两条反向平行的______________
盘旋而成。
2、排列在外侧的是交替连接的______________，
构成DNA分子的__________；排列在内侧的是
_____。
复习回顾
☆_____是主要的遗传物质。
3、DNA分子中碱基通过____连接形成了______。
这种相对应的碱基之间的连接遵循____________
原则，其中A与___配对，C与___配对。
规则的双螺旋
脱氧核苷酸长链
磷酸和脱氧核糖
基本骨架
碱基
氢键
碱基对
碱基互补配对
T
G
DNA
第三章 基因的本质
第3节 DNA的复制
最早提出的DNA复制模型有三种:
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
复制一次
半保留复制
全保留复制
1、按照半保留复制的原理请大家思考:右边的亲代DNA复制一次和复制二次后,其子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）
请同学思考下列问题：
①
子一代
②
子二代
亲 代
①
1、按照半保留复制的原理请大家思考:右边的亲代DNA复制一次和复制二次后,其子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）
请同学思考下列问题：
2、要用实验来验证这一结论，我们需要对旧链和新链进行区分。结合第一节的知识，想一想我们怎样区分他们？
①
子一代
②
子二代
亲 代
①
同位素标记法
1、按照半保留复制的原理请大家思考:右边的亲代DNA复制一次和复制二次后,其子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）
请同学思考下列问题：
2、要用实验来验证这一结论，我们需要对旧链和新链进行区分。结合第一节的知识，想一想我们怎样区分他们？
3、如果用同位素(放射性)进行标记,用什么元素
①
子一代
②
子二代
亲 代
①
若以15N来标记亲代细胞DNA的两条链，然后放在含14N的培养基中培养，子一代、子二代DNA分别含哪种元素？
亲代DNA分子
15N/14N-DNA (全部)
15N/14N-DNA(1/2)
14N/14N-DNA(1/2)
子一代：
子二代：
亲 代：
15N/15N-DNA (全部)
1、按照半保留复制的原理请大家思考:右边的亲代DNA复制一次和复制二次后,其子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）
请同学思考下列问题：
2、要用实验来验证这一结论，我们需要对旧链和新链进行区分。结合第一节的知识，想一想我们怎样区分他们？
3、若以15N来标记亲代细胞DNA的两条链，然后放在含14N的培养基中培养，子一代、子二代DNA分别含哪种元素？
4、要验证上述预测,就要分别观察亲代和子代的情况,但实验中,复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？
选择什么观察指标来说明本实验的假设正确与否？
①
子一代
②
子二代
亲 代
①
15N/14N-DNA (全部)
15N/14N-DNA(1/2)
14N/14N-DNA(1/2)
子一代：
子二代：
亲 代：
15N/15N-DNA (全部)
亲代DNA分子
复制前
复制后
通过氯化铯密度梯度离心使其发生分层(15N质量大于14N)
亲代DNA分子
重带(下部)
15N//15N
中带(中间)
15N//14N
轻带(上部)
14N//14N
中带(中间)
15N//14N
C
G
A
T
A
T
G
C
15N/ 15N
C
G
A
T
A
T
G
C
第一次复制
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
A
T
G
C
C
G
A
T
半保留复制
全保留复制
15N /14N
14N / 15N
14N /14N
15N /15N
15N/14N 中带
14N/ 14N 轻带
15N/ 15N 重带
15N/ 15N
15N/ 15N
C
G
A
T
A
T
G
C
15N/ 15N
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
C
G
A
T
A
T
G
C
第一次复制
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
A
T
G
C
C
G
A
T
半保留复制
全保留复制
15N /14N
14N / 15N
14N /14N
15N /15N
15N/ 15N
15N/ 15N
C
G
A
T
A
T
G
C
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
15N /15N
14N /14N
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
15N /14N
14N /14N
14N / 15N
第二次复制
14N/ 14N 轻带
15N/ 14N 中带
14N/ 14N 轻带
15N/ 15N 重带
C
G
A
T
G
A
T
C
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
C
G
A
T
A
T
G
C
15N/ 15N
C
G
A
T
G
A
T
C
二、DNA复制的实验证据
实验材料：
大肠杆菌
技术方法：
同位素标记
密度梯度离心
【验证假设】
作出假设
演绎推理
验证假设
假说演绎
【小结】
（1）DNA的复制是半保留复制
（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象
（3）通过实验进行验证
对DNA复制方式的探究
得出结论
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
DNA
平
面
模
式
图
DNA
复
制
过
程
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
A
G
C
T
C
G
T
游离的
脱氧核苷酸
与复制
有关的酶
注意，此处
氢键将被打开！
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
C
A
G
T
C
G
T
在酶的催化下
氢键已被打开
DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，
把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程叫解旋。
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
C
A
G
T
C
G
T
亲代DNA的
一条链(母链)作为模板
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
C
T
A
G
T
C
G
还未解旋
刚解旋
所以DNA复制特点之一是:
边解旋边复制
通过碱基互补
配对脱氧核苷酸
结合到母链上
已在复制
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
一个子代
DNA分子
另一个子代
DNA分子
形成两个完全相同的子代DNA分子
三、DNA分子的复制
DNA解旋酶催化，供能
解旋：
模板
（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）
合成子链:
以母链为模板进行碱基配对
母链（旧链）
子链（新链）
形成子代DNA:
同时进行
组成
三、DNA分子复制的过程：
方式：半保留复制
8.图中一、二、三表示DNA复制的过程
①一表示______，这一过程中，DNA
分子在 的作用下，两条扭成螺旋的
长链开始______。
②二表示 。每条
母链在一些______ ______的作用下，链上的
碱基按照______________________与周围环
境中游离的__________________来配对.
③三表示____________________________。
解旋
解旋酶
以母链为模板进行碱基配对
解开
DNA聚合酶
碱基互补配对原则
脱氧核苷酸
形成两个新的DNA分子
边解旋复制
半保留复制
DNA准确复制的原因
？
①DNA具有独特的双螺旋结构，
能为复制提供精确的模板。
②碱基互补配对原则，
能够使复制准确无误。
1、概念：
2、场所：
3、时期：
4、条件
5、复制过程：
6、复制特点：
7、复制的结果：
8、复制的精确性：
9、复制的生物学意义：
课堂小结：
模板：
原料：
能量：
酶：
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程
真核生物：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体；原核：细胞质
有丝分裂间期和减数分裂第一次分裂前的间期
解旋→合成互补子链→延伸和盘绕
边解旋边复制、半保留复制
1个DNA分子 2个完全相同的DNA分子
DNA双螺旋结构提供精确模板和碱基互补配对原则
使遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性，保证了物种的相对稳定性，使得种族得以延续。
亲代DNA的两条母链
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
1、某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA的复制，从而达到控制癌症的目的。这些药物作用的细胞正处于细胞周期的（ ）
A 间期 B 前期
C 中期 D 不能确定
2、DNA的复制不可能发生在（ ）
A、细胞核中 　　 B、叶绿体中 　　　　　　　C、线粒体中 　 D、核糖体中
随堂练习：
3、将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子的主要的酶是（ ）
A、DNA连接酶 B、DNA酶
C、DNA解旋酶 D、DNA聚合酶
4、1条染色单体含有1个双链的DNA分子，那么，四分体时期中的1条染色体含有（ ）
A、4个双链的DNA分子 B、2个双链的DNA分子
C、2个单链的DNA分子 D、1个双链的DNA分子
4.真核细胞的DNA复制过程如图所示,下列叙述错误的是(　 　)
A.解旋酶使DNA双链打开需消耗ATP
B.合成两条子链时,DNA聚合酶移动的方向是相反的
C.碱基互补配对原则保证了DNA复制能够准确地进行
D.新合成的两条子链的脱氧核苷酸排列顺序相同
与复制有关的计算解析
一个被N15完全标记DNA在N14连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？
子代含N15母链多少条？含N14子链多少条？
假设模板DNA含碱基A为a个，复制n次后共消耗A碱基多少个？
复制第n次共消耗A碱基多少个？
亲代DNA分子
复制1次
复制2次
复制3次
4
8
2
=21
=22
=23
【分析】
15N
14N
无论DNA复制多少次，含有原来母链的DNA分子
永远只有两条
思维拓展
１)复制n次后DNA个数:
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
2n（n=复制次数）
2）含母链的DNA数量及比例
2
2ｎ
１)DNA个数:
2n（n=复制次数）
2）含母链的DNA数量及比例
2
2ｎ
2
2n×2
3）含母链的脱氧核苷酸链数占总链数比
4）复制n次消耗原料的量：
a（２ｎ－１）
5）复制第n次消耗原料的量：
a２ｎ－１
思维拓展
1、一个DNA分子经过3次复制后，保留有原来母链的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例为（ ）; 原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为( )。 A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16
2、已知某DNA分子中含腺嘌呤(A)200个，占全部DNA碱基总数的20%，该DNA连续复制4次，环境中消耗游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸（C）的数目为( )
A.1600个 B.3200个
C.4500个 D.4800个
一个DNA分子经过3次复制后，保留 有原来母链的子代DNA分子占全部子代 DNA分子的比例为（ ）; 原来的母链 占全部脱氧核苷酸链的比例为( )。 A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16
B
C
2/23=1/4
2/（23×2）=1/8
已知某DNA分子中含腺嘌呤(A)200个，占全部DNA碱基总数的20%，该DNA连续复制4次，环境中消耗游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸（C）的数目为( )
A.1600个 B.3200个
C.4500个 D.4800个
【解析】
(1)求出该DNA分子中共含有多少个脱氧核糖核苷酸：
200/20%=1000(个)
(2)求出该DNA分子中含有多少个胞嘧啶脱氧核糖核
苷酸：［1000-(200×2)］/2=300(个)
(3)求出复制4次需多少个胞嘧啶脱氧核苷酸：
（24－1）×300=4500(个)
C
根据半保留复制和碱基互补配对原则
与复制有关的计算解析
一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？
DNA分子数=
2n
脱氧核苷酸链数=
2n+1
母链数=
子链数=
2
2n+1 ﹣2
解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
连续第一次复制
连续第二次复制
连续第n次复制
解：
答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1 ﹣2条
2.探究DNA分子复制过程中相关计算的规律
DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下:
(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只含亲代链的DNA分子数为0个。
③不含亲代链的DNA分子数为(2n-2)个。
④含子代链的DNA分子数有2n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)若模板DNA中含有m个碱基,其中A有a个,则:
①连续复制n次需要游离的A数目为a×(2n-1)个。
②第n次复制需要游离的A数目为a×2n-1个。
2.(2018·海南卷)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌,若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代,再转到含有14N的培养基中繁殖一代,则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是(　 　)
A.有15N14N和14N14N两种,其比例为1∶3
B.有15N15N和14N14N两种,其比例为1∶1
C.有15N15N和14N14N两种,其比例为3∶1
D.有15N14N和14N14N两种,其比例为3∶1
3.(2018·江西南昌月考)某DNA分子含m对碱基,其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中,错误的是(　 　)
A.在第一次复制时,需要(m-A)个
B.在第二次复制时,需要2(m-A)个
C.在第n次复制时,需要2n-1(m-A)个
D.在n次复制过程中,总共需要2n(m-A)个
4.(2018·河南信阳月考)一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占20%,将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(　 　)
A.该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104
B.复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为 1∶7
D.子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
5.(2018·湖南株洲质检)研究人员将含14NDNA的大肠杆菌转移到15NH4Cl培养液中,培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA热变性处理,即解开双螺旋,变成单链;然后进行密度梯度离心,管中出现的两种条带分别对应下图中的两个峰,则大肠杆菌的细胞周期为(　 　)
A.4 h B.6 h C.8 h D.12 h
6.(2018·浙江卷)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(　 )
A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N/14N DNA
D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的