人教2019生物必修2同步课件：3-3 DNA的复制(共44张PPT)

(共44张PPT)
3-3 DNA的复制
人教生物必修2同步课件
目 标 素 养
1.根据DNA的结构以及生命活动所需的基本条件,推测体外合成DNA的条件。
2.基于科学史料提供的实验证据,运用假说—演绎法,概述DNA通过半保留方式进行复制。
3.通过对DNA半保留复制过程的分析和讨论,从结构与功能相适应的角度探讨生命系统的正常运转离不开遗传信息的传递,DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
4.认同科学技术在生物学研究中的重要作用。
知 识 概 览
一、对DNA复制的推测
1.半保留复制
2.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。
二、DNA半保留复制的实验证据
1.实验材料:大肠杆菌。
2.实验方法:同位素标记技术和离心技术。
3.实验原理
(1)DNA的两条链都用15N标记,那么这样的DNA分子密度最大,离心时应该在试管的底部。
(2)DNA的两条链都没有被15N标记,那么这样的DNA分子密度最小,离心时应该在试管的上部。
(3)DNA的两条链中只有一条单链被15N标记,那么这样的DNA分子密度居中,离心时应该在试管的中部。
4.实验结果
(1)在含有15NH4Cl的培养液中培养若干代后收集大肠杆菌,提取DNA→离心→全部重带。
(2)在含有14NH4Cl的培养液中繁殖一代后收集大肠杆菌,提取DNA→离心→全部中带。
(3)在含有14NH4Cl的培养液中繁殖两代后收集大肠杆菌,提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
5.实验结论:DNA的复制是以半保留的方式进行的。
微判断1基于半保留复制的实验证据,判断下列表述是否正确。
(1)沃森和克里克证明了DNA分子复制的方式是半保留复制。
(　　)
(2)证明DNA半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技术。(　　)
(3)将第三代细菌DNA离心分离将会出现3条带。(　　)
(4)不管复制多少代,含15N标记的DNA分子只有两个。(　　)
(5)从第一代开始细菌DNA分子中至少一条链含14N。(　　)
×
√
×
√
√
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:在真核生物中,是在细胞分裂前的间期。
3.过程
4.结果:一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
5.特点:边解旋边复制、半保留复制。
6.DNA复制能够准确进行的原因
(1)DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。
7.意义: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。
微思考在DNA复制的过程中,两条子链延伸的方向是怎样的
提示:在DNA聚合酶的作用下,两条子链都是从5'-端到3'-端延伸。DNA分子中的链是反向平行的,因此两条子链的延伸方向也是相反的。
微判断2基于DNA复制的过程和特点,判断下列表述是否正确。
(1)DNA复制时,严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则。(　　)
(2)DNA复制的特点是半保留复制和边解旋边复制。(　　)
(3)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中。(　　)
(4)DNA聚合酶催化2个游离的脱氧核苷酸之间的连接。
(　　)
(5)DNA复制也需要消耗ATP。(　　)
√
√
×
×
√
(6)T2噬菌体也能发生DNA复制,其复制场所是噬菌体。
(　　)
(7)DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为DNA复制的模板。(　　)
(8)在DNA复制过程中,解旋酶破坏的是氢键,不能将DNA分解成脱氧核苷酸。(　　)
×
√
√
一 DNA复制的实验证据
重难归纳
1.实验预期
2.实验结果
(1)亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后,试管中只出现了一条DNA带,位置在试管底部。
(2)第一代大肠杆菌的DNA经离心处理后,试管中只出现了一条DNA带,位置在试管中部。
(3)第二代大肠杆菌的DNA经离心处理后,试管中出现了两条DNA带,一条在试管中部,一条在试管更靠上部。
3.实验结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
在氮源分别为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子分别为14N-DNA(相对分子质量为a)和15N-DNA (相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用某种离心方法分离得到的结果如图所示。
(1)第Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例
提示:1/2。
(2)预计第Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量是多少
提示:(7a+b)/8。
典例剖析 某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如右图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布。下列叙述错误的是(　　)
A.本活动运用了同位素标记技术和离心技术
B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N/14N-DNA
D.实验结果说明DNA分子的复制方式是半保留复制
答案:B
解析:a管中只有重带(密度最大的条带),即复制形成的DNA都是15N/15N-DNA,表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的。
学以致用 细菌在含有15N的培养液中繁殖数代后,细菌DNA的碱基皆含有15N,然后再移入含有14N的培养液中培养,提取其子代的DNA进行离心分离,下图①~⑤为可能的结果。下列叙述错误的是(　　)
A.亲代DNA应为⑤
B.第一次分裂形成的子代DNA应为⑤
C.第二次分裂形成的子代DNA应为①
D.第三次分裂形成的子代DNA应为③
答案:B
解析:亲代DNA(15N/15N-DNA)应为⑤;第一次分裂形成的子代DNA(15N/14N-DNA)应为②;第二次分裂形成的子代DNA(15N/14N-DNA、14N/14N-DNA)数量比为1∶1,应为①;第三次分裂形成的子代DNA(15N/14N-DNA、14N/14N-DNA)数量比为1∶3,应为③。
二 DNA复制的过程
重难归纳
1.DNA复制的场所
2.真核生物细胞核中DNA复制发生的时间:细胞分裂前的间期。
3.两个子代DNA的位置及分开时间:复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上,由着丝粒连在一起,在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时分开,分别进入两个子细胞中。
根据图1、图2回答下列问题。
(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶 分别作用于图2中的哪个部位 (用字母表示)
提示:酶1是解旋酶,作用于f;酶2是DNA聚合酶,作用于e。
(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中,哪些链的碱基排列顺序是相同的
提示:a链和c链的碱基排列顺序相同,b链和d链的碱基排列顺序相同。
(3)DNA的复制为什么需要适宜的温度和pH
提示:因为DNA的复制过程需要酶,而酶的活性受温度和pH的影响。
典例剖析 右图为真核细胞DNA复制过程模式图。据图分析,下列相关叙述错误的是(　　)
A.由图示可知,DNA的复制方式是
半保留复制
B.解旋酶能使双链DNA解开,
且需要消耗ATP
C.从图中可以看出合成2条子链的方向都是5'到3'
D.DNA聚合酶的作用位点为2条脱氧核苷酸链之间的氢键
答案:D
解析:DNA聚合酶的作用位点为1条链中相邻的2个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
学以致用
下列关于真核生物DNA复制的叙述,错误的是(　　)
A.多起点,边解旋边复制
B.复制时,遵循碱基互补配对原则
C.复制时,需要解旋酶和DNA聚合酶等多种酶
D.DNA复制与染色体复制分别独立进行
答案:D
解析:DNA复制和染色体复制是同时进行的。
三 DNA复制的相关计算
重难归纳
1.DNA复制的相关计算
某DNA分子中,含有p个碱基对,其中腺嘌呤为q个,该DNA分子用15N标记,其复制所需原料含14N,连续复制n次,过程如图。
(1)DNA分子数
(2)脱氧核苷酸链数
(3)消耗脱氧核苷酸数
2.有关DNA复制相关计算的两个注意点
(1)分析被标记物质所占的比例时,应注意求的是DNA分子数,还是脱氧核苷酸链数;看准是“含”还是“只含”;还应注意培养液中化学元素的不同。
(2)在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。
1.DNA复制是以半保留的方式进行的,若1个DNA分子复制n次,则相关过程和数据如下图所示。
(1)1个DNA分子经过n次复制,形成　　　个子代DNA分子。其中含有亲代脱氧核苷酸链的子代DNA分子有　　　个,不含亲代脱氧核苷酸链的子代DNA分子有　　　　个。
答案:2n　2　(2n-2)
(2)复制n次后,子代DNA分子中共有　　　　条脱氧核苷酸链。其中亲代脱氧核苷酸链有　　　条,新合成的脱氧核苷酸链有　　　　　条。
答案:2n+1　2　(2n+1-2)
2.假如1个DNA分子中有m个腺嘌呤(A),则该DNA分子复制n次需要　　　　　　　　个腺嘌呤。该DNA分子第n次复制需要　　　　　　　　个腺嘌呤。
答案:(2n-1)·m　2n-1·m
典例剖析 用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关叙述错误的是(　　)
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
C.含有14N的DNA分子占7/8
D.复制结果共产生16个DNA分子
答案:C
解析:该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,可得到16个DNA分子,因为DNA的复制方式为半保留复制,亲代DNA分子的2条链只可能进入2个子代DNA分子中,故含有15N的DNA分子占1/8,含有14N的DNA分子占100%。在含有100个碱基对的DNA分子中,若有胞嘧啶60个,则含有腺嘌呤的个数为(100×2-60×2)×1/2=40(个),则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为40×(24-1)=600(个)。
学以致用 某DNA分子含腺嘌呤200个,复制数次后消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3 000个,该DNA分子已经复制了几次 (　　)
A.4次　 B.3次
C.5次　 D.6次
答案:A
解析:某DNA分子含有腺嘌呤200个,复制n次后消耗腺嘌呤脱氧核苷酸3 000个,则有关系式200×(2n-1)=3 000,解得n=4。
答案:B
1.大蒜根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期,然后转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养第二代后获得的子细胞内DNA分子的标记情况,不可能出现的是(只考虑其中一对染色体上的DNA分子)(　　)
解析:由题意和题图可知,因DNA分子的复制方式为半保留复制,所以第一次分裂结束后的第一代DNA分子,一条链有放射性标记,另一条链没有放射性标记;之后,转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养第二代,复制后在所得到的第二代DNA分子中,两条链均不含放射性的占1/2,只有一条链有放射性的也占1/2;在有丝分裂后期,着丝粒分裂后所形成的子染色体随机移向细胞两极,因此最终得到的子细胞内DNA分子的标记情况会出现A、C、D三项所示的结果,B项所示结果不可能出现。
2.下列关于证明DNA半保留复制实验的说法,错误的是(　　)
A.实验的关键是区分子代与亲代的DNA
B.实验运用了放射性同位素标记法和密度离心技术
C.DNA复制2次,离心后试管中有2条带
D.结果证明DNA为半保留复制,而不是全保留复制
答案:B
解析:实验运用了同位素标记技术和离心技术。
3.下列关于DNA复制的叙述,正确的是(　　)
A.DNA复制时,严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则
B.DNA子链的合成方向都是从5'-端到3'-端
C.DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D.脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
答案:B
解析:DNA复制时,严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则,A项错误。DNA复制的特点之一是边解旋边复制,C项错误。脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链,D项错误。