高中生物学人教版（2019）必修2 3.3 DNA的复制(共28张PPT)

(共28张PPT)
DNA作为遗传物质，需要将遗传信息传递给下一代，因此在细胞分裂的过程中，必须进行DNA的复制。那么，DNA是如何准确复制和传递遗传信息的呢？
第三节 DNA的复制
DNA的复制
1
半保留复制
2
孟德尔
遗传定律
萨顿假说
摩尔根
果蝇杂交实验
艾弗里
肺炎链球菌转化实验
赫尔希蔡斯
噬菌体侵染细菌实验
沃森和克里克
DNA双螺旋结构
1866
1903
1909
1944
1952
1953
遗传学发展简史
DNA遗传物质具有什么功能？
可以精确地复制，并传递给下一代。
一、对DNA复制的推测
第3节
DNA的复制
沃森和克里克提出DNA复制的可能机制
值得注意的是，我们得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
Watson, J.D., Crick, F.H.C., Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid, Nature,(1953).171(4356):p.737
一、对DNA复制的推测
第3节
DNA的复制
值得注意的是，我们得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
Watson, J.D., Crick, F.H.C., Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid, Nature,(1953).171(4356):p.737
两条链所含的遗传信息是完全互补的。
沃森和克里克提出DNA复制的可能机制
一、对DNA复制的推测
第3节
DNA的复制
在我们看来，互补结构的存在强烈地表明，即将被发现自我复制过程，会涉及互补链的替代合成，并且每条亲代单链将被发现能够作为形成其互补单链的模板。
The Complementary Structure of Deoxyribonucleic Acid
F. H. C. Crick and J. D. Watson
Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences
Vol. 223, No. 1152 (Apr. 7, 1954), pp. 80-96
沃森和克里克提出DNA复制的可能机制
一、对DNA复制的推测
第3节
DNA的复制
全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。
半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。
DNA复制的推测
一、对DNA复制的推测
第3节
DNA的复制
亲代DNA分子将断裂成短片段，以这些亲本短片段为模板合成同样长短的新的DNA片段，再将这些新旧片段混合连接，形成完整的全长DNA分子。
这样形成的双链，均既含有亲本的DNA片段，又有新合成的DNA片段。
亲代DNA分子
子代DNA分子
分散复制方式
DNA复制的推测
一、对DNA复制的推测
第3节
DNA的复制
简单性原则
“奥卡姆剃刀原理”
半保留复制更符合简单性原则
一、对DNA复制的推测
第3节
DNA的复制
任务一：设计实验探究DNA复制方式
实验目的：——探究DNA复制方式
实验中的自变量是什么？
自变量：——DNA复制的代数
实验中的因变量是什么？
因变量：——DNA单链组合
半保留复制
全半保留复制
弥散复制
新+旧
新+旧
旧+旧
新+新
混+混
混+混
二、DNA半保留复制的实验证据
第3节
DNA的复制
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养基中生长若干带
提取DNA
离心
重带
转移到14NH4Cl的培养基，细胞分裂一次
第一代
提取DNA
离心
提取DNA
离心
细胞再分裂一次
第二代
中带
大肠杆菌在含14NH4Cl的培养基中生长若干带
提取DNA
离心
轻带
中带和轻带
二、DNA半保留复制的实验证据
第3节
DNA的复制
14N单链
15N单链
半保留复制
全保留复制
分散复制
15N+14N
15N+14N
15N+15N
14N+14N
单链组合
预期离心结果
（15N+14N）
2
（15N+14N）
2
+
（15N+14N）
2
（15N+14N）
2
+
中带
中带
重带+轻带
实验结果预测 ——第一代
二、DNA半保留复制的实验证据
第3节
DNA的复制
14N单链
15N单链
半保留复制
分散复制
15N+14N
14N+14N
14N+14N
15N+14N
单链组合
预期离心结果
中带和轻带
轻中带之间
（15N+3×14N）
4
+
（15N+3×14N）
4
（15N+3×14N）
4
+
（15N+3×14N）
4
（15N+3×14N）
4
+
（15N+3×14N）
4
（15N+3×14N）
4
+
（15N+3×14N）
4
实验结果预测 ——第二代
二、DNA半保留复制的实验证据
第3节
DNA的复制
第3节
DNA的复制
第一代结果：——排除全保留复制方式假说
第二代结果：——排除分散复制方式假说
最终确认： ——DNA复制方式为半保留复制
二、DNA半保留复制的实验证据
第3节
DNA的复制
DNA分子半保留式复制的证明
[资料]电子显微镜在生物学上的广泛应用，为许多亚显微水平的研究提供了充分的证据。电镜下可清晰地观察到DNA复制过程中出现复制环。
电镜下DNA复制的瞬间
结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
二、DNA半保留复制的实验证据
第3节
DNA的复制
三、DNA复制的过程
第3节
DNA的复制
1. 概念：DNA的复制是指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
2. 时间：细胞有丝分裂间期、减数分裂前、无丝分裂前。
3. 场所：细胞核（主要场所）、线粒体、叶绿体。
三、DNA复制的过程
第3节
DNA的复制
4. 过程
（1）在细胞提供能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。
（2）DNA聚合酶等以解开的每一条链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核糖核酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
三、DNA复制的过程
第3节
DNA的复制
4. 过程
（3）每条新链与模板链盘绕成双螺旋结构。
三、DNA复制的过程
第3节
DNA的复制
5. DNA复制的条件
（1）模板：DNA的两条链
（2）酶：DNA解旋酶，DNA聚合酶
（3）能量：ATP
（4）原料：4种游离的脱氧核糖核苷酸
6. DNA复制产物：DNA
7. DNA复制遵循的原则：碱基互补配对 A=T G=C
三、DNA复制的过程
第3节
DNA的复制
8. DNA复制的特点
（1）边解旋边复制
（2）半保留复制
（3）多起点多区段同时进行
女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子达36mm，DNA复制速度约为4μm/min(1mm=1000μm)，但复制过程仅需40min左右即完成。据此推测DNA复制可能具有什么特点？
图为果蝇DNA电镜照片，图中泡状结构叫DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。
三、DNA复制的过程
第3节
DNA的复制
DNA的复制不仅保证了多细胞生物体的每个体细胞都携带相同的遗传信息，而且生殖细胞在形成过程中也要进行DNA的复制。这一复制过程使亲代的遗传信息传递给子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。因此，子代能够继承亲代的性状。
四、DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础
第3节
DNA的复制