3.3 DNA的复制课件（21张ppt）-2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共21张PPT)
第三章 基因的本质
第3节 DNA的复制
本节聚焦
怎样证明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
教学目标
了解沃森和克里克对 DNA 复制方式的早期推测及 DNA 半保留复制的实验证据
阐明 DNA 复制的条件、过程和特点
概述多种生物的基因是 DNA 分子的功能片段，有些病毒的基因在 RNA 分子上
结合 DNA 双螺旋结构模型，运用结构与功能观和物质与能量观，阐明 DNA 分子通过复制，传递遗传信息
分析 DNA 复制过程，归纳 DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力
运用假说－演绎法，探究DNA 分子的复制方式为半保留复制
课程内容
核心素养
问题探讨
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。”
讨论：
碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
这句话中，为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？
对DNA复制的推测
科学家：沃森、克里克
观点：DNA的半保留复制
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。新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链。
对DNA复制的推测
科学家：其他
观点：DNA的全保留复制
假说：指 DNA 复制以 DNA 双链为模板，子代 DNA 的双链都是新合成的。
DNA半保留复制的实验证据
时间：1958 年
科学家：梅塞尔森、斯塔尔
材料：大肠杆菌
方法：同位素标记技术
实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，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，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA
DNA半保留复制的实验证据
实验过程：
标记大肠杆菌：先用含有 15NH4CI 的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，大肠杆菌的 DNA 几乎都是15N标记的
转移培养：将大肠杆菌转移到含有 14NH4CI 的普通培养液中
提取DNA、离心：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
观察记录：记录离心后试管中DNA的位置
含有 15NH4CI 的培养液培养大肠杆菌
含有 14NH4CI 的培养液培养大肠杆菌
DNA半保留复制的实验证据
演绎推理
如果进行半保留复制，每个子代 DNA 均由1 条母链和 1 条子链组成
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
亲代
子一代
子二代
DNA半保留复制的实验证据
实验结果
实验结果与预期相符
实验结论：
DNA的复制是以半保留的方式进行的
DNA复制的过程
定义：DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期：细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的
条件：
模板：亲代DNA分子两条链
原料：4种脱氧核苷酸
能量：由细胞呼吸提供
酶：解旋酶和DNA聚合酶等
DNA复制的过程
解旋：复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将 DNA 双螺旋的两条链解开
DNA复制的过程
碱基配对：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的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
DNA复制的过程
延伸：随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸
螺旋：同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
DNA复制的过程
复制条件
引物：RNA
模板：DNA 的每一条链
能量：ATP
原料：4 种脱氧核苷酸
酶：解旋酶、DNA聚合酶
特点：边解旋边复制
DNA复制的过程
DNA复制的结果
形成两个与亲代完全相同的DNA分子
半保留复制
新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中
DNA复制的过程
DNA 准确复制的原因？
DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板
碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误
DNA复制的过程
DNA 复制有何意义？
一个DNA分子就形成了两个完全相同的 DNA 分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中
DNA 通过复制，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
P
F1
F2
小结
将 1 个含有 15N 的DNA分子放在含有 14N 的培养基上培养，复制 n 次，则
子代 DNA分子共有 2n 个
含15N的DNA分子2个
只含15N的DNA分子0个
含14N的DNA分子2n个
含14N的DNA分子2n-2个
脱氧核苷酸链共有 2n+1 条
含15N的脱氧核苷酸链2条
含14N的脱氧核苷酸链2n+1-2条
小结
DNA 复制过程中消耗脱氧核苷酸数：
若一亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸 m 个，经过 n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为：m（2n-1）
第 n 次复制所需该种脱氧核苷酸数目为：m·2n-1
THANKS
感谢聆听