高中生物人教版（2019）必修2-3.3DNA的复制(课件共27张PPT)

(共27张PPT)
DNA双螺旋结构的主要特点
①DNA分子是由两条 平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则的 结构组成的。
②DNA分子中的 和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架, 排列在内侧。
③两条链上的碱基按照
（即A与 配对，G与 配对）通过 连接成碱基对。
反向平行
双螺旋
磷酸
脱氧核糖
碱基对
碱基互补原则
T
C
氢键
3.3 DNA的复制
何谓DNA的复制？
所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1 DNA →2 DNA
　　 新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？
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
沃森和克里克推测是半保留复制模型
思考：如果要你来设计实验，证明DNA是半保留复制的，你认为最基本的思路是什么？
把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它
在新DNA中出现的情况。
复制一次
二、DNA分子半保留复制的实验证据
1.选取的实验生物：
大肠杆菌
分裂快，约20分钟分裂一次
2.如何直观区别“母链”和子链？可以采取什么方法？
同位素标记法
选取14N和15N作为标记
3.含14N的DNA与含15N的DNA如何通过实验区分？
密度梯度离心法
15N
14N
——密度大
——密度小
离心是一种将悬浊液中悬浊物分离的一种方法，它利用高速旋转产生的离心力，将悬浊颗粒按照密度的不同处于离心管内的不同位置，从而达到分离的目的。
4.如何获得含15N DNA的大肠杆菌？
将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养若干代
5.要了解DNA的复制过程，如何对大肠杆菌加以培养？
选择含15N DNA的大肠杆菌培养在含14N的培养基中
用N15标记原来的DNA链，然后将它在N14环境中培养，让它复制，观察N15链在子代DNA中的出现情况。
6.根据实验结果，细胞分裂一次、二次后，细胞中DNA分子的双链组成分别有什么特点？
分裂一次：每个DNA分子的双链中，一条是来自亲代的脱氧核苷酸链（含15N），一条是新合成的脱氧核苷酸链（含14N）
分裂二次：有一半的DNA分子中两条链都是含有14N的脱氧核苷酸链；另一半的DNA分子中，一条链是含15N的脱氧核苷酸链，一条链是含14N的脱氧核苷酸链
演绎推理
子一代：
子二代：
亲 代：
15N/14N-DNA (全部)
14N/14N-DNA(1/2)
15N/14N-DNA(1/2)
15N/15N-DNA (全部)
亲代DNA分子
实验预测结果：半保留复制
全重
全中
14N/14N
15N/14N
15N/15N
世代 1 2 3
轻
中
重
1/2轻1/2中
14N//14NDNA
15N//14NDNA
只有重带
只有中带
1/2轻带
1/2中带
半保留复制
结论
15N//15N
转移到14NH4Cl的培养液中
15N//14NDNA
大肠杆菌在15NH4Cl的培养液中生长若干代
证明DNA半保留复制的实验 P53
同位素标记法
15N//15NDNA
密度梯度离心
假说—演绎法
提出问题
推理和想象
提出假说
演绎推理
实验检验，验证假说
DNA如何复制呢？
提出DNA复制假说:半保留复制
演绎推理出子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象。
预期实验结果，并进行实验检验，证实假说一（半保留复制 ）正确。
【习题巩固】
某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA连续复制两次后的产物是(　　)
D
细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是 (　　)
A．子一代DNA应为② B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④ D．亲代的DNA应为⑤
C
【习题巩固】
二、DNA复制的过程
1956年人类首次试管中合成DNA——康贝格实验
思考：①事先放入四种脱氧核苷酸起何作用？
②加入DNA聚合酶起何作用？
④加入ATP的作用是什么？
⑤为什么要加入DNA作引子？
(原料)
(催化)
(能量)
(模板)
1.条件
C.酶：
B.原料：
四种脱氧核苷酸
A.模板：
亲代DNA的两条母链
D.能量：
ATP
解旋酶
断开氢键
DNA聚合酶
磷酸二酯键
2.DNA复制场所在哪里？在什么时间进行？
有丝分裂间期和减数分裂第一次分裂间期
细胞核
3.复制的过程
A、解旋
B、合成子链
C、螺旋化
①氢键断裂，部分双螺旋
链解旋为二条平行双链。
②解开的两条单链叫母链（模板链）。
（碱基互补配对原则）
半保留复制
同时进行(边解旋边复制）
母链（旧链）
子链（新链）
形成两个子代DNA:
组成
在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行。
4.结果
一个DNA分子复制n次后的DNA分子数：
含有母链DNA分子数：
含有子链DNA分子数：
只含子链DNA分子数：
2n
2
全部
2n-2
进一步思考：DNA为什么能准确复制？
①因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
②因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。
5.DNA分子的复制实质(意义)？
DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。
时间
场所
条件
原则
过程
特点
结果
意义
DNA分子复制过程
有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
主要发生在细胞核中
①模板：DNA的两条链；②原料：游离的4种脱氧核苷酸；③能量：ATP；④酶：解旋酶、DNA聚合酶
碱基互补配对原则
解旋―→合成互补子链―→形成子代DNA分子
①边解旋边复制　②半保留复制
1个DNA分子―→2个子代DNA分子
确保了亲子代之间遗传信息的连续性
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
T
G
A
A
C
T
G
C
T
T
G
A
A
C
T
G
C
T
A
C
T
T
G
A
C
G
A
复制
染色体数目不变
DNA数目加倍
思考：DNA复制与染色体复制的关系？
【巩固练习】
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
【方法点拨】
1.有多个复制起点，但并不是同时开始
2.半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，同时每次复制都可产生两个DNA分子，提高了复制速率。
2.下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是（ ）
A.复制后两个子代DNA分子共有4个游离的磷酸基团
B.DNA复制时以一条脱氧核苷酸链作为模板
C.DNA聚合酶催化两个脱氧核苷酸碱基对之间的连接
D.复制过程中先全部解链，再进行半保留复制
A
3.以DNA的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是（ ）
A. “－T－A－G－” B. “－U－A－G－”
C. “－T－A－C－” D. “－T－U－G－”
A
三、DNA的复制计算
一个DNA分子复制n次，则
（1）DNA分子数
①子代DNA分子数：
②含亲代母链的DNA分子数：
③不含亲代母链的DNA分子数：
2n个
2个
2n-2个
（2）脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：
②亲代脱氧核苷酸链数：
③新合成的脱氧核苷酸链数：
2条
2n+1条
2n+1-2条
亲代DNA分子被15N标记，放在含14N的培养液中复制n次：
1.复制n次，DNA分子总数为 个，DNA单链总数为 条。
2.复制n次，含15N的DNA分子有 个，15N单链有 条。
3. 复制n次，含14N的DNA分子有_____个
4. 复制n次，只含15N的DNA有_____个
5. 复制n次，只含14N的DNA有_____个
2n
2n+1
2
2n
0
2n-2
2
拓展：
（3）消耗的脱氧核苷酸数
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸 m 个，
①经过复制n次需要消耗该脱氧核苷酸为:
②第n次复制所需要该脱氧核苷酸数为：
m·(2n-1)
m·2n-1
注意：亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需要消耗原料。
某DNA分子片断含有100个碱基对，其中A为60个，该片段连续复制三次所需C的数量为 ( )
A.180个 B.280个 C.320个 D.360个
B
变式：该片段第三次复制所需C的数量为 ：
160个
小结：