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作为遗传物质要具备的特点？
噬菌体侵染细菌实验
思考
DNA作为遗传物质要具备的特点
能够准确地自我复制
能够指导蛋白质的合成
具有储存遗传信息的能力
结构比较稳定
DNA的复制
2019人教版必修二第3章第3节
本节聚焦
怎么证明DNA是半保留复制的？
DNA的复制过程是怎样的？
DNA的半保留复制对遗传信息的稳
定传递有什么意义？
01
02
03
DNA的复制方式
资料1
1956年，美国生化学家科恩伯格首次分离出DNA聚合酶，并构建了DNA体外合成体系。他将大肠杆菌破碎，用其提取液加上4种脱氧核苷三磷酸，其中至少有1种进行放射性同位素标记，以便于检査实验结果，再加一点点微量DNA作为模板，如大肠杆菌DNA。将上述混合物在有Mg2+存在的条件下于37 ℃静置30 分钟，结果发现合成了新的DNA分子，且具有放射性，这说明具有放射性的脱氧核苷三磷酸掺入到新的DNA分子中了。科恩伯格测定了产物DNA的碱基组成，发现它们同模板DNA的组成相似。
结论
DNA果然是一种能自我复制的分子
DNA的复制方式
资料2
in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic 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.
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。”
《核酸的分子结构》论文节选
DNA的复制方式
半保留复制假说
DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；
解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依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；
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称做半保留复制。
DNA的复制方式
资料3
全保留复制
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
分散复制
资料4
分散复制
亲代DNA分子将断裂成长度约10 bp的短片段；然后以这些亲本短片段为模版,合成同样长短的新的DNA片段，最后再将这些新旧短片段混合连接形成完整的全长DNA分子。这样形成的双链，均既含亲本的DNA片段，又有新合成的DNA片段
资料4
DNA的复制方式
半保留复制模型图
全保留复制模型图
分散复制模型图
思考：如何在实验中直观区分母链和子链？
DNA的复制方式
资料5
同位素
15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，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；
思考：形成的不同密度的DNA分子应如何区分？
DNA的复制方式
放在
资料6 密度梯度离心技术
15N 15N
15N 14N
14N 14N
将分离物放在CsCl溶液中进行密度梯度离心，离心结束后，从管底到管口，溶液密度分布从高到低形成密度梯度。DNA分子就停留在与其相当的CsCl密度处，在紫外光下可以看到DNA分子形成的区带。
DNA的复制方式
活动1：探究DNA的复制方式
实验材料：大肠杆菌；含有15NH4Cl的培养液；含有14NH4Cl的培养液；离心机等
实验方法：同位素标记法；密度梯度离心技术
实验步骤：
标记大肠杆菌： 。
。
在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代。
将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中，
DNA的复制方式
预期实验结果（请在学案中填写预期结果）
对照组 (14N/14N) 亲代G0（15N/15N） 第一代 第二代
半 保 留 复 制 DNA标记类型
离心后试管中位置
轻带
重带
DNA的复制方式
预期实验结果（请在学案中填写预期结果）
对照组 (14N/14N) 亲代G0（15N/15N） 第一代 第二代
全 保 留 复 制 DNA标记类型
离心后试管中位置
轻带
重带
DNA的复制方式
预期实验结果（请在学案中填写预期结果）
对照组 (14N/14N) 亲代G0（15N/15N） 第一代 第二代
分 散 复 制 DNA标记类型
离心后试管中位置
轻带
重带
DNA的复制方式
资料6：梅塞尔森和斯塔尔的实验
以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计实验。（教材P54）
结果分析：科学家的实验结果和半保留复制假说的实验预期是一样。
得出结论：
DNA的复制方式为半保留复制。
DNA复制方式的探究历程
作出假说
演绎推理
实验验证
半保留复制
2、推测可能的复制方式: 全保留复制
分散复制
3、演绎推理3种复制模式下得到子代
DNA的可能情况，预测可能实验结果
5、结论：DNA复制是半保留复制
1、DNA的是如何复制的
提出问题
假说—演绎法
4、证明DNA半保留复制的实验
得出结论
DNA的复制方式
分散复制
资料7
1957年，Taylor用3H脱氧胸苷的溶液标记蚕豆，证明了真核生物染色体的复制也是以半保留复制进行的。
DNA的复制方式：半保留复制
DNA复制的过程
活动2：阅读教材P55第2、3自然段，图3-10及P56，完成学案中的填空。
概念
时间
场所
过程：解旋→合成子链→形成子代DNA
结果
特点
DNA复制的过程
资料8
DNA聚合酶：细胞内所有的DNA聚合酶都只能催化DNA合成沿5’→3’延伸
活动3：结合教材并阅读资料，利用档案袋中的材料模拟操作DNA复制过程。
DNA复制的过程
DNA复制的意义
DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；
碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行
思考：如何保证DNA复制的准确性？
思考：DNA为什么要准确地自我复制？即DNA复制的意义？
DNA通过复制，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。
小结： DNA的复制
DNA复制的推测
DNA复制实验证据
DNA复制
全保留复制
半保留复制
实验过程
实验结果
实验结论
基本条件
过程
特点
用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离
亲代：一条DNA带（底部）
第一代：一条DNA带（中间）
第二代：两条DNA带（中间、上部）
DNA复制是半保留复制
解旋
合成子链
重新螺旋
模板
酶
能量
原料
边解旋边复制
分散复制
1.DNA复制保证了亲子代遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
复制均在细胞核中进行
碱基互补配对原则保证了复制的准确性
1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
练习与应用
B
延伸思考
资料9
2017年6月，加州大学戴维斯分校的科学家们首次捕捉到DNA复制的镜头。此前人们一直认为，DNA聚合酶构建DNA双链的过程是相互协调以某种方式协同工作的。然而，这项新研究却有一些意外发现。有时候，一条单链会不可预测地停止延伸，而另一条单链还在持续；DNA复制的过程也会突然改变速率。DNA复制的双链之间并无协调性，每条单链的合成都是完全独立的。这项研究为DNA复制的机制提供了新的见解。
延伸思考
资料10
人类对生命本质的研究已经深入分子水平，每一个问题的提出与解决，每一次更加深入的研究，都能使我们感受到生命的精彩。
THANKS