3.3DNA的复制课件(共32张PPT2个视频) 2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

(共32张PPT)
3.3 DNA的复制
DNA的双螺旋结构有哪些特点？
A
T
G
T
A
C
温故知新：
①两条链反向平行盘旋成双螺旋结构
②脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构
成基本骨架；
③碱基通过氢键形成碱基对，排列在内侧，
遵循碱基互补配对原则（A与T、G与C）
既然已经认识到了DNA的结构，是否可以在体外用化学方法合成DNA呢？
请你推测如果要体外合成DNA需要在反应体系中加入哪些成分呢？
资料一：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶，结果并未得到DNA分子。
资料二：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶。又加入了微量的DNA分子。结果有新的DNA产生，且与加入的微量DNA分子相同。
DNA复制都需要哪些条件呢？
科恩伯格
1959年获诺贝尔奖
请阅读课本55~56页，结合所学知识思考下列问题。
1.DNA复制的概念是什么 时间？场所？
2.DNA复制过程需要哪些条件
3.DNA复制过程怎么进行
4.DNA复制过程有何特点
5.DNA复制有何生物学意义
一、DNA复制的过程
指以 为模板合成 的过程。
真核细胞：
主要在 中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；
原核细胞：
主要在 中。
细胞分裂前的 ， 随着染色体的复制而完成。( 的间期、 的间期)
亲代DNA
子代DNA
细胞核
拟核
1、概念：
2、DNA复制场所
3、发生时期（真核生物）
间期
有丝分裂前
减数分裂前
病毒： 。
在宿主细胞
一、DNA复制的过程
新合成的子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
DNA解旋酶
游离的脱氧核苷酸
解旋
合成子链
重新螺旋
细胞提供能量（由ATP提供）
需要解旋酶的作用
结果：氢键断裂，两条链解开
解开的每一条母链
4种脱氧核苷酸
DNA聚合酶等
碱基互补配对原则
从子链的5′端向3′端延伸
每条新链和对应的模板链盘绕成双螺旋结构
方向：
原则：
酶 ：
原料：
模板：
4、过程与条件
一、DNA复制的过程
一、DNA复制的过程
一、DNA复制的过程
边解旋边复制 半保留复制
（1）DNA分子独特的 结构，为复制提供了精确的模板；
（2） 原则，保证了复制能够准确地进行。
将 从亲代传给子代，从而保持遗传信息的 。
5、复制特点
7、DNA能够精确复制的原因
9、复制的意义
双螺旋
碱基互补配对
遗传信息
连续性
6、遵循的原则
碱基互补配对原则
8、复制的结果
一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
一、DNA复制的过程
原则
时间
场所
模板
原料
能量
酶
特点
意义
有丝分裂间期或减数分裂前的间期
DNA分子的每一条条链
游离的4种脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶
边解旋边复制、半保留复制
保持了亲子代细胞遗传信息的连续性
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
条件
DNA复制的过程
碱基互补配对原则（A-T、C-G）
[资料]已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp（bp 表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50 - 100bp/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。
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始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。
课本P56页拓展应用
真核生物的多起点双向复制
拓展 真核生物与原核生物DNA复制的区别
.
真核生物
原核生物
具多个复制起点；
进行双向复制(都是 5’ 3’)
单个复制起点；
进行双向复制( 都是5’ 3’)
1.参与 DNA 复制过程的酶主要有（ ）
①DNA 连接酶 ②解旋酶 ③RNA 聚合酶 ④DNA 聚合酶
A．①③ B．②④ C．③④ D．①②③④
B
2.下列有关DNA复制的叙述，错误的是(　　)
A.DNA复制可发生在真核细胞有丝分裂前的间期
B.DNA复制时所需要的原料是脱氧核苷酸，且消耗ATP
C.DNA复制时，以DNA的一条链作为模板先后合成两条子链
D.DNA通过复制保持了亲代和子代细胞中遗传信息的连续性
C
1.沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
二、对DNA复制的推测
半保留复制
2.其他观点：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。
半保留
复制
全保留
复制
需要通过实验验证
如何确认哪种假说是正确的？
三、DNA半保留复制的实验证据
科学家：1958年，美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和 斯塔尔（F.Stahl）
科学方法：同位素标记技术、密度梯度离心法
研究方法：假说-演绎法
实验材料：大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
提出问题
作出假说
演绎推理
假说—演绎法
推测可能的复制方式
DNA是如何复制的？
根据复制方式，预测实验结果
半保留复制
全保留复制
三、DNA半保留复制的实验证据
含N碱基
脱氧核苷酸
磷酸
五碳糖
P
C H O
N
资料1：15N和14N是氮元素的两种稳定同位素。
15N
14N
复制后的DNA分子都是混在一起的，如何分离呢？
推测DNA的两条链被标记的情况：
密度
密度
密度
最大
适中
最小
15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA
资料2：由于15N和14N这两种同位素的相对原子质量不同。
含15N的DNA比含14N的DNA密度更大。
密度梯度离心技术
预测试管中DNA条带出现位置：
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
重带
中带
轻带
演绎推理—假设是半保留复制
15N/ 15N-DNA
15N/ 14N-DNA
14N/ 15N-DNA
15N/ 14N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
亲代
子一代
全部位于
重带
全部位于
中带
1/2位于轻带
1/2位于中带
离心
离心
离心
DNA
复制一次
子二代
DNA
复制一次
15N/ 15N
14N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 15N
演绎推理—假设是全保留复制
15N/ 15N-DNA
15N/ 15N-DNA
14N/ 14N-DNA
15N/ 15N
14N/ 14N
14N/ 14N
14N/ 14N
亲代
子一代
全部位于
重带
1/2位于轻带
1/2位于重带
3/4位于轻带
1/4位于重带
离心
离心
离心
DNA
复制一次
子二代
DNA
复制一次
15N/ 15N
14N/ 14N
15N/ 15N
14N/ 14N
15N/ 15N
提出问题
作出假说
演绎推理
实验验证
假说—演绎法
推测可能的复制方式
DNA是如何复制的？
根据复制方式，预测实验结果
实验结果与半保留复制的预期相符
半保留复制
全保留复制
三、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？
15N/ 15N-DNA
14NH4Cl
再分裂一次
分裂一次
提取DNA离心
提取DNA离心
DNA复制一次
DNA再复制一次
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记
大肠杆菌
实验验证
15N
14N
14N
14N
实验结果和半保留复制的观点相符
出现3处DNA条带
提出问题
作出假说
演绎推理
实验验证
得出结论
假说—演绎法
推测可能的复制方式
DNA是如何复制的？
根据复制方式，预测实验结果
实验结果与半保留复制的预期相符
DNA分子复制的方式是半保留复制
半保留复制
全保留复制
三、DNA半保留复制的实验证据
复制1次
复制2次
复制n次
….
…….
15N
15N
DNA分子数
子代DNA分子数
含15N的DNA分子数
含14N的DNA分子数
只含15N的DNA分子数
只含14N的DNA分子数
2n个
2个
2n个
0个
2n-2个
无论DNA复制多少次，含母链的只有2条！
四、DNA复制中的有关计算
….
…….
15N
15N
脱氧核苷酸链数
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数
子代含15N的脱氧核苷酸链数
子代含14N的脱氧核苷酸链数
2n+1条
2条
2n+1-2条
复制消耗脱氧核苷酸链数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个。
经过n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸
第n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸
m×(2n-1) 个
m×2n-1 个
四、DNA复制中的有关计算
复制1次
复制2次
复制n次
1.注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所
有的复制，但后者只包括第n次的复制。
2.注意碱基的单位是“对”还是“个”。
3.切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷
酸单链的DNA分子都只有两个。
4.看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是
“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
特别提醒：“DNA复制”的4点“注意”
四、DNA复制中的有关计算
1．用15N标记含有100个碱基对的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，其结果可能是(　　 )
A．含有14N的DNA分子占100%
B．复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C．含15N的链占1/8
D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
A 　
2.已知一条完全标记15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是(　　)
A.2 B.3 C.4 D.5
解析　该DNA分子经过n次复制后得到的DNA分子数为2n个，其中有两个DNA分子中各有一条链带有15N标记，故有(2n－2)∶2＝7∶1，所以n＝4。
C 　
3．(2018·海南卷，T15)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，则理论上 DNA 分子的组成类型和比例分别是(　　 )
A．有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 1∶3
B．有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 1∶1
C．有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 3∶1
D．有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3∶1
D 　
半保留复制
全保留复制
假说演绎法
解旋
重新螺旋
合成子链
课堂小结