生物人教版（2019）必修2 3.3DNA的复制（共35张ppt）

(共35张PPT)
3.3DNA的复制
对DNA复制的推测
DNA半保留复制的实验证据
DNA复制的过程
细胞在进行分裂之前，会经历一个较长的细胞分裂间期。细胞在分裂间期主要进行哪些活动？
思考
DNA分子是怎样进行复制的呢
DNA的复制和有关蛋白质的合成
（1）半保留复制
（2）全保留复制
（3）弥散复制
一、对DNA复制的推测
“DNA以什么方式复制？”
沃森、克里克：DNA复制时，DNA双链螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的2条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。新合成的DNA分子都保留了原DNA分子中的一条链。
以两条母链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代DNA分子。
亲代DNA双链被切成片段后合成，
然后子、母双链聚集成“杂种链”。
二、DNA半保留复制的实验证据
半保留复制
全保留复制
弥散复制
若要通过实验证明DNA是半保留复制，
如何在实验中直观地区别、“标识”母链或子链？
同位素标记技术
二、DNA半保留复制的实验证据
证明DNA是半保留复制的实验---（假说--演绎法）
2、实验技术： 同位素标记技术、密度梯度离心技术
1、实验者： 梅塞尔森、斯塔尔
15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。可利用密度梯度离心技术将含有不同氮元素的DNA分开。
3、实验过程：
（1）用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，得到DNA被15N
标记的大肠杆菌。
（2）将大肠杆菌转移至的普通培养基中培养，在不同时刻
收集大肠杆菌，提取DNA进行离心，记录离心后DNA
的位置。
二、DNA半保留复制的实验证据
思考：要验证上述假设，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？
密度梯度离心
（1）作出假设
DNA复制是一种半保留复制 （全保留、分散）。
每个子代DNA均由1条母链和1条子链组成。
二、DNA半保留复制的实验证据
15N
14N
14N
14N
15N
14N
P:
F1:
F2:
细胞再 分裂一次
15N
15N
细胞分裂一次
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
（2）演绎推理
15N/15N
重带
15N/14N
15N/14N
14N/14N
中带、轻带
中带
二、DNA半保留复制的实验证据
（3）验证假设
结论：
证明DNA的复制是半保留复制
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA的复制是分散型复制
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
14N
15N
15N
14N
14N
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
15N
14N
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
（3）验证假设
二、DNA半保留复制的实验证据
（4）得出结论
实验结果与预期相符，
说明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。
假说—演绎法
作出假说
演绎推理
实验验证
提出问题
得出结论
DNA以什么方式进行复制？
推理、探究该复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果
推测可能的复制方式
DNA以半保留方式进行复制。
证明DNA半保留复制的实验
二、DNA半保留复制的实验证据
1、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
2、把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌，转移到含重氮(15N)环境中培
养相当于复制一次的时间，然后放回原环境相当于连续复制两次
的时间后，细菌DNA组成分析结果是(　　)
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2中间型、1/2重氮型 D．1/2轻氮型、1/2中间型
A
C
课堂练习
三、DNA复制的过程
1.DNA复制的时间？场所？
2.DNA复制过程怎么进行
3.DNA复制过程需要哪些条件
4.DNA复制过程有何特点
5.DNA复制有何生物学意义
阅读p55，思考下列问题：
三、DNA复制的过程
1.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
2.时间：
真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体
原核细胞：拟核区（主要），质粒
细胞分裂前的间期
3.场所：
4.过程：
三、DNA复制的过程
⑴解旋：
在ATP的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
断开氢键
4.过程：
三、DNA复制的过程
⑵以母链为模板进行碱基配对：
游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
形成氢键
4.过程：
三、DNA复制的过程
⑶合成子链：
在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
合成方向：子链的5’端→ 3’端
形成磷酸二酯键
4.过程：
三、DNA复制的过程
方向：
⑷形成子代DNA分子：
每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
重新螺旋
4.过程：
三、DNA复制的过程
模板
原料
酶
能量
DNA分子的两条链
细胞中游离的脱氧核苷酸
DNA解旋酶、DNA聚合酶
ATP
三、DNA复制的过程
5.条件：
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
①二条母链的碱基顺序是否相同？
②二条子链的碱基顺序是否相同？
③新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？
不同，互补
相同
不同，互补
形成两个完全相同`的DNA分子。
三、DNA复制的过程
结果:
6.特点：
三、DNA复制的过程
（1）边解旋边复制 （2）半保留复制（3）多起点复制
7.意义：
将____________从亲代传给子代，
保持了____________的连续性。
遗传信息
遗传信息
(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。
8.DNA精准复制的原因：
原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。
总结
原则 碱基互补配对
时间 有丝和减一前的间期
场所 真核：细胞核、线粒体、叶绿体
原核：拟核、细胞质（质粒）
条件 模板 亲代DNA的两条链
原料 4种游离的脱氧核苷酸
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶等
方向 从子链的5' 端向 3' 端延伸
特点 半保留复制；边解旋边复制；多起点复制
意义 遗传信息的传递
DNA复制
DNA复制的过程
拓展
DNA复制过程模拟
亲代DNA分子
复制1次
复制2次
复制3次
2
=21
4
=22
8
=23
亲代DNA分子经过n次复制
1.DNA分子数的计算
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
2
2n-2
亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数为
2n-1
四、DNA复制过程中的相关计算
亲代DNA分子经过n次复制
2.脱氧核苷酸链数的计算
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：
2n+1
2
2n+1-2
四、DNA复制过程中的相关计算
亲代DNA分子经过n次复制
3.消耗的脱氧核苷酸数的计算
若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个
则需要消耗该脱氧核苷酸： 个
m(2n-1)
例：一个有m个碱基对的DNA分子，其中含有腺嘌呤脱氧核苷酸a个。
求：复制n次，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷酸；
第n次复制，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷酸。
解：
1） A=T=a G=C=(2m-2a)/2=m-a
(2n-1)(m-a)
2）2n-1(m-a)
四、DNA复制过程中的相关计算
课堂练习
1．一个DNA分子复制完成后，新形成的两条子链（ ）
A．是DNA母链的片段
B．与DNA母链之一完全相同
C．与DNA母链相比，一定有所变化
D．与DNA的两条母链分别相同
D
课堂练习
2 . 细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（ ）
A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
A
课堂练习
3．下列关于DNA复制的叙述中，正确的是（ ）
A．DNA复制时，亲代DNA中只有一条链是模板
B．精原细胞略微增大进行DNA复制
C．DNA复制在核糖体上进行
D．DNA复制时，以其周围的游离的脱氧核糖核酸为原料
B
课堂练习
4．DNA的复制保持了亲子代间遗传信息传递的连续性，DNA的复制不可能发生在（ ）
A．细胞核
B．叶绿体
C．线粒体
D．核糖体
D
课堂练习
5．将大肠杆菌置于含15N的培养基上培养，使其子代大肠杆菌细胞中的DNA双链均被15N标记。然后将被15N标记的大肠杆菌接种到普通培养基中，繁殖两代。则第二代大肠杆菌中，含有15N的DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核糖核苷酸单链的比例分别是（ ）
A．100%与50% B．50%与50%
C．50%与25% D．25%与25%
C
课堂练习
6．下图是DNA的复制图解，请据图回答下列问题。
(1)②过程称为__________。
(2)指出③中的子链：__________。
(3)③过程必须遵循__________原则。
(4)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，
由此说明DNA的复制具有__________特点。
解旋
Ⅱ、Ⅲ
碱基互补配对
半保留复制
课堂练习
6．下图是DNA的复制图解，请据图回答下列问题。
(5)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种
脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问含14N的DNA细胞占总细胞数的________。含15N的DNA细胞占总细胞数的______。
(6)已知原来DNA中有100个碱基对，其中A=40个，
则复制4次，在复制过程中将需要__________个游离的
胞嘧啶脱氧核苷酸参加。
100%
12.5%
900