人教版（2019）>必修2 遗传与进化>3.3 DNA的复制(共40张PPT)

(共40张PPT)
高中生物｜人教版（2019）｜必修2
第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
沃森和克里克 核酸的分子结构
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机制。
1、复制机制可能是怎样的？
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、为什么用“可能”？
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。
DNA结构对遗传的影响
①DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；
一.对DNA复制的推测
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
双螺旋解开
氢键断裂
①DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；
一.对DNA复制的推测
②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；
3’
5’
5’
3’
模板
模板
子链
子链
一.对DNA复制的推测
③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。
3’
5’
5’
3’
模板
模板
子链
子链
原来的
原来的
新的
新的
一.对DNA复制的推测
5’
3’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
半保留复制
+
应该是
全保留复制
一.对DNA复制的推测
5’
3’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
半保留复制
+
5’
3’
5’
3’
全保留复制
5’
3’
5’
3’
+
5’
3’
5’
3’
都是新链
哪种假说正确？
一.对DNA复制的推测
5’
3’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
分散复制
+
应该是
分散复制
补充：
二.DNA半保留复制的实验证据
思考：
1、我们这里用什么区分原来链和新链？
颜色
2、真实DNA有没有颜色？有没有其他方法把他们区分？
没有
放射性同位素标记法
3、放射性同位素有哪些记得吗？
放射性同位素： 14C 、32P 、3H 、35S
二.DNA半保留复制的实验证据
思考：
4、怎么标记上放射性呢？
比如我们可以把原链中的C标记上放射性，子链中没有
5、放射性同位素标记法能区分开吗？
不能，这种方法只能检查到整体有还是没有放射性，不能区分每一条链有无放射性
有放射性
有放射性
二.DNA半保留复制的实验证据
思考：
6、除了放射性外，原链和新链还有什么不同？
原链上的C都为14C,新链中的C都为12C，相对分子质量不同，一条重，一条轻。
7、既然我们不需要放射性，用哪种同位素更好？
稳定同位素
有放射性
有放射性
14C
12C
14C
12C
14C
14C
12C
12C
稳定同位素： 15N 、18O
二.DNA半保留复制的实验证据
思考：
8、这些DNA密度有什么区别？
9、有什么方法可以把他们区分开吗？
密度梯度离心
15N
14N
15N
14N
14N
14N
15N
15N
密度最大
密度居中
密度居中
密度最小
通过超离心机对某一介质（氯化铯等） 长时间加一个离心力，使其在离心管 内从液面到底部出现一定的密度梯度。
密度梯度离心：
二.DNA半保留复制的实验证据
二.DNA半保留复制的实验证据
密度梯度模拟实验
梅塞尔森
斯塔尔
二.DNA半保留复制的实验证据
1958年
大肠杆菌
同位素标记技术
二.DNA半保留复制的实验证据
15NH4Cl
14N/ 14N
-DNA
繁殖若干代
15N/ 15N
-DNA
目的？
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的
15N/ 15N
-DNA
二.DNA半保留复制的实验证据
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA
离心
提取DNA
离心
？
？
？
哪个位置
？
？
？
哪个位置
亲代
子一代
子二代
模拟探究：
用红色的扭扭棒代表亲代DNA的母链，黄色的扭扭棒代表新合成的子链，在卡纸上构建一个DNA分子半保留复制或全保留复制方式下所得子一代DNA和子二代DNA链的组成情况，并描述它们的位置。
半保留复制
分裂一次
再分裂一次
15N/ 15N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
14N/ 14N
-DNA
14N/ 14N
-DNA
14N
14N
14N
+
+
全保留复制
分裂一次
再分裂一次
15N/ 15N
-DNA
15N/ 15N
-DNA
14N/ 14N
-DNA
14N / 14N
-DNA
15N/ 15N
-DNA
14N/ 14N
-DNA
14N/ 14N
-DNA
14N
14N
14N
+
+
实验结果与半保留复制结果一致
DNA的复制是以半保留的方式进行的
三.DNA复制的过程
15N/ 15N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
半保留复制
有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
2、时间：
3、场所:
真核生物：
1、概念：
指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
叶绿体、线粒体
原核生物：
细胞核（主要）
拟核、细胞质（质粒）
1）解旋
在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂。
解旋酶
ATP
4、过程:
2）合成引物（补充）
在引物酶的作用下，产生一小段RNA作为引物,后期引物会被切除
引物酶
引物
5’
3’
引物的作用简单理解就是引出DNA聚合酶，因为DNA聚合酶必须识别3’端才能结合上去。
3）合成子链
DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的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。
模板
模板
DNA聚合酶
5’
3’
子链延伸方向
子链延伸方向
两条子链延伸方向相反，但都是从5’→3’
随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。
子链
母链
母链
5’
3’
5’
3’
3’
3’
5’
5’
子链
4）重新螺旋
每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
1.解旋
解旋酶
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。
2.合成
DNA聚合酶
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。
母链(模板链)
子链(新合成的链)
四种脱
氧核苷酸
3.复旋
一条母链和一条子链盘绕成为一个新的DNA分子。
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
过程：
1.条件：
(2)原料：四种脱氧核苷酸（A、G、C、T)
(3)酶：解旋酶、 DNA聚合酶等
(4)能量：ATP(物质)
(1)模板：亲代DNA的两条链(两条母链)
三.DNA复制的过程——总结
2.特点：
1.半保留复制——准确
2.边解旋边复制
①模板：特定碱基序列
②酶：识别，专一催化
③原则：碱基互补配对
三.DNA复制的过程——总结
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
4.结果：
5.意义：
使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。
从子链的5' 端向 3' 端延伸
3.方向:
6.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碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。
三.DNA复制的过程——总结
拓展：真核生物与原核生物DNA复制的区别
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。
原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。
1个DNA分子复制n次，产生子代DNA数为 ，其中：
2n
2个
0个
（2n—2）个
（2）子代DNA链数为：
1
2
n
－
n
1
1
2
2n+1
子链所占比例：
母链所占比例：
不含母链的DNA分子数：
含母链的DNA分子数：
完全含母链的DNA分子数：
(1)
四.DNA复制有关的计算
14N
14N
亲代
14N
14N
15N
15N
一代
14N
15N
14N
15N
15N
15N
15N
15N
二代
汉水丑生侯伟作品
关键在于正确画出DNA复制2次的图示
（3）若亲代DNA分子中含有某种碱基m个，经过n次复制需要游离的碱基为：—————
（2n -1）×m
（4）若亲代DNA分子中含有某种碱基m个，第n次复制需要游离的碱基为：—————
2n-1×m
四.DNA复制有关的计算
14N
14N
亲代
14N
14N
15N
15N
一代
14N
15N
14N
15N
15N
15N
15N
15N
二代
汉水丑生侯伟作品
1、有15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制三次，则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例___，含15N的链占全部DNA分子单链的比例依次是 ____
A. 1/4 、1/8 B. 1/2、1/4
C. 1/4 、1/16 D. 1/8、1/8
A
练一练
2、具有100个碱基对的1个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸( ) A、60个 B、80个 C 120个 D、 180个
D
3、由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达( )
A. 4120 B．1204 C．460 D. 604
4、某双链DNA分子共有含氮碱基1400个，其中一条链的碱基中A+T/C+G=2/5，问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是( )
A. 300 B．400 C．600 D．1200
C
C
练一练
五.半保留复制结合分裂
五.半保留复制结合分裂
例1、用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　 　)
A.中期20和20、后期40和20
B.中期20和10、后期40和20
C.中期20和20、后期40和10
D.中期20和10、后期40和10
A
例题
例2、假设果蝇的一个精原细胞中的一个DNA分子用15N进行标记，正常情况下该细胞分裂形成的精细胞中，含15N的精细胞所占的比例为多少？假设果蝇的一个体细胞中的一个DNA分子用15N进行标记，正常情况下该细胞进行两次有丝分裂形成的子细胞中，含15N的细胞所占的比例为(　 　)
A.50%、100%　 B.100%、100%
C.50%、50% D.100%、50%
C
例题