3.3 DNA的复制 课件(共27张PPT) 2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修2

(共27张PPT)
DNA的复制
第3节
人教版 必修2
1. 能够概述证明DNA是半保留复制的过程。
2. 能概述DNA复制的条件、过程和特点。
3、通过对DNA半保留复制方式的学习，能够解释DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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”
1、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
问题探讨
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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”
2、这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？
科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的实验证据之上。
问题探讨
一、DNA复制的推测
全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。
复制一次
亲代DNA
子代DNA
1、全保留复制
最早提出的DNA复制模型有三种：全保留复制、半保留复制和弥散复制
半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。
复制一次
2、半保留复制
分散复制（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的；
复制一次
3、分散复制（弥散复制）
半保留
复制
全保留
复制
需要通过实验验证
首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？
分散
复制
[资料1]1957年，美国科学家泰勒（J.Taylor)用含3H胸苷培养蚕豆根尖细胞一个有丝分裂周期，采用放射自显影技术，可以观察到每个姐妹染色单体都能显影。随后将标记的根尖移入普通培养液中，使其再经过一个细胞周期，观察到染色体中一条单体可显影，另一条单体不显影。
资料1的实验为什么能证明半保留式复制？
二、DNA半保留复制的实验证据
[资料2]1958年，科学家用以15NH4C1为唯一氮源的培养基培养大肠杆菌，使其DNA中的N元素为15N，变成“重”分子，然后提取其DNA样本，用密度梯度离心法进行沉降实验，此DNA沉降于较低部，称为重带。而如果以14NH4C1为唯一氮源的培养基培养大肠杆菌，其DNA中的N元素为14N，由于密度较小，离心后DNA沉降带偏上，叫作轻带。将大肠杆菌用15NH4C1为唯一氮源的培养基长时间培养，然后转入以14NH4C1为唯一氮源的培养基培养，沉降实验结果如图所示。
密度梯度离心法（区带离心法）
高密度带
中密度带
低密度带
15N
14N
15N
15N
14N
14N
原理：不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带的方法
提取DNA进行
密度梯度离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
中带
轻带
中带
重带
亲 代
子一代
子二代
繁殖一代
繁殖二代
结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
电镜下DNA复制的瞬间
三、DNA复制的过程
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：细胞有丝分裂的间期、减数分裂Ⅰ的间期
3. 场所：细胞核（主要场所）、线粒体、叶绿体。
4. 过程
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。
（1）解旋
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。
（2）合成
每条新链与模板链盘绕成双螺旋结构。
（3）复旋
解旋酶
DNA聚合酶
母链(模板链)
子链(新合成的链)
四种脱氧核苷酸
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
1.解旋
2.合成
3.复旋
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种游离的脱氧核苷酸
6. 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
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，右图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。
7. DNA复制意义：
DNA通过复制后，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。
8. DNA精确复制的原因：
DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
原则
时间
场所 真核生物：细胞核（主）、线粒体、叶绿体
原核生物：拟核、细胞质（质粒）
条件 模板
原料
能量
酶
方向
特点
意义
DNA的复制
碱基互补配对
有丝分裂和减数分裂Ⅰ的间期
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶等
从子链的5' 端向 3' 端延伸
半保留复制；边解旋边复制；多起点复制
保持了遗传信息的连续性
1、DNA分子数的计算
①子代DNA分子数：2n
②含亲代母链的DNA分子数：2
③不含亲代母链的DNA分子数：2n-2
四、DNA复制过程中的相关计算
假设亲代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：2n+1
②亲代脱氧核苷酸链数：2
③新合成的脱氧核苷酸链数：2n+1-2
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：m(2n-1)个