3.3DNA的复制 课件(共31张PPT)

(共31张PPT)
第3节 DNA的复制
复习回顾：
1.DNA是由几条链构成的，方向怎样？
2.DNA的基本骨架是怎样构成的？
3.DNA的碱基位于什么部位？
它们是如何配对和连接的？
3’
DNA分子的结构特点
问题探讨：
“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。”
1.碱基互补配对原则暗示着DNA的复制机制可能是怎样的？
2.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？
一.对DNA复制的推测
1953年沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文,提出了遗传物质自我复制的假说:
亲代DNA
第一代DNA
半保留复制
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。由于新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,因此,这种复制方式称作半保留复制。
亲代DNA
第一代DNA
全保留复制
半保留复制
子链用白色表示
母链用黄色表示
一.对DNA复制的推测
关键思路？
区分亲代与子代的DNA
可标记C、H、O、N、P等元素
二.DNA半保留复制的实验证据
1958年,美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）
同位素标记技术、密度梯度离心技术
运用技术：
大肠杆菌
实验材料:
背景知识：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。
阅读课本P54探究DNA的复制过程，思考下列问题。
1.科学家采用大肠杆菌作为实验材料，有何优点？
2.用含有15NH4Cl 的培养液培养大肠杆菌，让其繁殖若干代，目的是什么？
3.将上述大肠杆菌转移到含14NH4Cl 的培养液中，目的是什么？
繁殖速度快。
让亲代DNA的每一条链（母链）被15N标记。
14NH4Cl为DNA子链合成提供原料，让新合成的子链DNA获得14N标记。
二.DNA半保留复制的实验证据
4.如何将含有不同N元素的子代DNA分开呢？
离心
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
提取DNA，离心
转移至含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
细胞再分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
重带
中带
轻带
重带
中带
轻带
二、DNA半保留复制的实验证据
对DNA复制的推测
思考
（演绎推理）
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
亲代 子一代 子二代
轻带
中带
重带
轻带
中带
重带
半保留复制
按照前面的演绎推理，密度梯度离心后，亲代、子一代、子二代应该会出现怎样的条带呢？
14N/14N-DNA
1/2轻带
1/2中带
亲代DNA分子
15N/14N-DNA (全部)
15N/14N-DNA(1/2)
14N/14N-DNA(1/2)
子一代：
子二代：
亲 代：
15N/15N-DNA (全部)
半保留复制
对DNA复制的推测
（演绎推理）
15N/15N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
亲代 子一代 子二代
轻带
中带
重带
轻带
中带
重带
全保留复制
思考
按照前面的演绎推理，密度梯度离心后，亲代、子一代、子二代应该会出现怎样的条带呢？
1/2轻带
1/2重带
3/4轻带
1/4重带
亲代DNA分子
15N/15N-DNA (1/2)
15N/15N-DNA(1/4)
14N/14N-DNA(3/4)
子一代：
子二代：
亲 代：
15N/15N-DNA (全部)
14N/14N-DNA(1/2)
全保留复制
实验验证：
结论：
DNA复制是以_______的方式进行的。
半保留
若将第1代DNA双链分开后再离心，其结果______(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式？
不能
资料
亲代
重带
第一代
中带
第二代
中带、轻带
15N/15N
15N/14N
15N/14N
14N/14N
离心管顶部
（密度较低的物质）
离心管底部
（密度较高的物质）
复制2代后
1/2低密度DNA
1/2中等密度DNA
作出假说
演绎推理
实施实验，统计结果
根据假说演绎推理两种复制模型得到的子代DNA的结果
实验验证
观察DNA的结构，DNA是如何复制的
提出问题
半保留复制
全保留复制
假说——演绎法
DNA复制方式的探究历程：
得出结论
DNA是半保留复制的
DNA复制过程模拟
亲代DNA分子
复制1次
复制2次
复制3次
2
=21
4
=22
8
=23
DNA复制过程中的相关计算
亲代DNA分子经过n次复制
（1）DNA分子数的计算
①子代DNA分子数：
②含亲代母链的DNA分子数：
③不含亲代母链的DNA分子数：
2n
2
2n-2
DNA复制过程中的相关计算
亲代DNA分子经过n次复制
（2）脱氧核苷酸链数的计算
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：
②亲代脱氧核苷酸链数：
③新合成的脱氧核苷酸链数：
2n+1
2
2n+1-2
DNA复制过程中的相关计算
亲代DNA分子经过n次复制
（3）消耗的脱氧核苷酸数的计算
若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个
则需要消耗该脱氧核苷酸： 个
m(2n-1)
三、DNA复制的过程
1.概念：
2.场所：
主要在细胞核，但在线粒体、叶绿体
和原核生物的拟核中也发生
3.时间：
细胞分裂前的间期（有丝分裂间期、
减数第一次分裂分裂前的间期）
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。
4.过程：
能量、
解旋酶
DNA聚合酶等、
游离的脱氧核苷酸、碱基互补配对原则
三.DNA复制的过程
①解旋
②合成子链
③
形成
子代DNA
模板
模板
母链
子链
5.条件：
请你仔细观察图片，归纳总结有哪些结构或物质参与了DNA的复制？
模板：
原料：
能量
酶：
DNA的两条母链
4种游离的
脱氧核苷酸
解旋酶、
DNA聚合酶等
三、DNA复制的过程
6.DNA复制方向：从子链5’→3’延伸
多起点复制图示
多起点复制图示
2
1
3
7.特点：
边解旋边复制、半保留复制
8.DNA准确复制的原因:
①DNA独特的双螺旋结构提供精确的模板;
②通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。
1
2
1
3
2
4
9.结果：
1个DNA
2个完全相同的DNA
DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持了遗传信息的连续性。
10.意义：
有人认为DNA复制就像复印一样，这种说法对不对，为什么？
通过细胞分裂分配到子细胞中
课堂总结
模板、原料、能量、酶
时间
细胞分裂前的间期
DNA的
复制
过程
解旋→合成子链→
重新螺旋形成子代DNA
特点
边解旋边复制
方式
半保留复制
条件
精确复制
的原因
精确的模板、
碱基互补配对
结果
1个DNA→2个DNA
意义
保持了亲代细胞与子代细胞之间遗传信息的连续性
1. DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述,正确的是( )
A.复制均在细胞核内进行
B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C. 1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
B
概念检测
2.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养,使其分裂3次,下列叙述正确的是( )
A.所有的大肠杆菌都含有15N
B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
C
概念检测
3．右图是DNA的复制图解，请据图回答下列问题。
(1)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种
脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问含14N的DNA细胞占总细胞数的________。含15N的DNA细胞占总细胞数的______。
(2)已知原来DNA中有100个碱基对，其中A40个，
则复制4次，在复制过程中将需要__________个游离的
胞嘧啶脱氧核苷酸参加。
100%
12.5%
900
作业：P56，拓展应用
可能有6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响
1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性,但是, DNA平均每复制109个碱基对,就会产生1个错误。请根据这一数据计算,约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误 这些错误可能产生什么影响？
作业：P56，拓展应用
参考答案：说明果蝇的DNA有多个复制起点，可以从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。
2.已知果蝇的基因组大小为1.8x108bp (bp表示碱基对),真核细胞中DNA复制的速率一般为50~100 bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片,图中的泡状结构叫作DNA复制泡,是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。