生物人教版（2019）必修2 3.3DNA的复制（共30张ppt）课件

(共30张PPT)
第3章 基因和染色体的关系
第3节 DNA的复制
1.理解基因通常是具有遗传效应的DNA片段
2.证明DNA是半保留复制
3.DNA复制的过程及意义
4.DNA复制与染色体标记问题
【困惑展示】
基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位，通常是有遗传效应的DNA片段。（记忆）
1、基因的本质
困惑点一：基因是有遗传效应DNA片段
A
A
A
T
T
T
G
G
G
G
C
C
C
A
T
C
ＤＮＡ结构中的哪个部位是稳定不变的
哪个部位是千变万化的？
两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。内侧碱基互补配对原则不变——稳定性
长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。（储存遗传信息）-多样性
？
2、DNA分子的特性有哪些？
碱基特定的排列顺序
——特异性
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA的
主要载体
每个染色体上有一个或两个DNA
基因是有遗传效应
的DNA片断
每个DNA分子
上有许多基因
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
DNA是主要的
遗传物质
点拨提升：脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体之间的关系
1．下列有关基因的叙述，不正确的是(　　)
A．可以准确地复制 B．能够储存遗传信息
C．是4种碱基对的随机排列 D．是有遗传效应的脱氧核苷酸序列
2．对染色体、DNA、基因三者关系的叙述中，错误的是(　　)
A．每条染色体含有一个或两个DNA，每个DNA分子上含有多个基因
B．都能复制、分离和传递，且三者行为一致
C．三者都是生物细胞内的遗传物质
D．在生物的传宗接代过程中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为
C
C
【学以致用】
DNA是如何复制的
（一）提出问题：
困惑点二、探究DNA复制方式实验的分析
假说-演绎法
全保留复制：
新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。
半保留复制：
形成的分子一半是新的，一半是旧的。
分散复制：
新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。
推测可能的复制方式。
（二）作出假设：
探究问题：如果是半保留复制，DNA复制3次，每一代的复制结果如何；如果是全保留复制呢？
探究要求：先独立思考后，各小组成员合作交流，利用所给材料，构建本小组所认同的DNA的复制模型。3分钟后小组派代表进行成果展示。
根据复制模式，预测实验结果。
（三）演绎推理：
【合作探究一】
设计DNA分子复制方式实验
区别亲子代DNA
实验方法
1.同位素标记法
15N
14N
——密度大
——密度小
实验材料
大肠杆菌（每20min分裂一次）
2.密度梯度离心法
（四）实验验证、得出结论：
关键
实验结论：DNA的复制方式为半保留复制
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
15NH4Cl
提取DNA进行
密度梯度离心
14NH4Cl
TCTTGCTC
AGAACGAG
AGAACGAG
TCTTGCTC
AGAACGAG
TCTTGCTC
+
①2条母链碱基顺序是什么关系？
②2条子链碱基顺序是什么关系？
③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？
互补
互补
相同
1个DNA分子形成2个完全相同的DNA分子
结果：
1．如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。
(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中哪个部位？
(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链碱基排列顺序相同？
a和c，b和d的碱基排列顺序相同。
解旋酶
DNA聚合酶
磷酸二酯键
氢键
【学以致用】
亲 代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
复制1次
复制2次
复制3次
2
4
8
=21
=22
=23
【合作探究二】寻找规律
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数：
①子代DNA分子数=
②含有15N的DNA链的子代DNA分子数＝
③含有14N的DNA链的子代DNA分子数＝
2n个
2个
2n个
(2)脱氧核苷酸链数：
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条
2条
(2n＋1-2)条
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，①经n次复制，消耗该脱氧核苷酸数=
②第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数=
(3)消耗的脱氧核苷
酸数：
m (2n-1)个
m·2n－1个
1．现有DNA分子的一条单链只含有14N，另一条单链只含15N的大肠杆菌（表示为14N15N），若将该大肠杆菌在含14N的培养基中繁殖两代，再转到含15N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15N14N和14N14N两种，其比例为3：1
C．有15N15N和14N15N两种，其比例为1：7 D．有15N15N和14N15N两种，其比例为7：1
C
【学以致用】
2.某个DNA片段由400对碱基组成，C+G占碱基总数的45%。若该DNA片段复制2次，共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸个数为( )
A.540 B.660 C.330 D.880
B
探究问题：请带着以下问题，先阅读教材55页“DNA的复制过程”，先独立思考，后小组合作探究。
①DNA复制发生在细胞分裂的什么时期？主要场所在哪里？
②DNA复制需要哪些基本条件？（从模板、原料、酶和能量四个方面归纳）
③描述DNA复制的过程，并归纳DNA复制的特点。
探究要求：小组成员合作交流，利用所给材料，构建DNA的半保留复制的过程模型。3分钟后展示小组成果。
困惑点三、探究DNA的复制过程
时间 ___________________________
场所 _______(主要)、线粒体、叶绿体、拟核、细胞质基质(质粒)
条件 模板 亲代DNA分子的_______
原料 细胞中游离的______________
能量 ____
酶 _______、DNA聚合酶等
结构 基础 (1)提供精确的模板：独特的_______结构
(2)确保复制准确无误：_____________原则
有丝分裂间期和减数分裂间期
细胞核
两条链
4种脱氧核苷酸
ATP
解旋酶
双螺旋
碱基互补配对
过程 _____→合成子链→形成子代DNA
特点 __ ___________
结果 形成两个_________的DNA分子
解旋
半保留复制
边解旋边复制
完全相同
【答案展示】
5′
3′
5′
3′
5′
3′
引物
DNA聚合酶
子链合成方向：5’→3’
前导链
DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能将游离的核苷酸加到3’端延伸子链，因此DNA复制需要引物，其作用是给DNA聚合酶提供3’端。
解旋酶
拓展
DNA复制的过程
引物
DNA聚合酶
5′
利用酶将
引物切除
DNA聚合酶
将 “缺口”补齐
用DNA连接酶连接DNA片段
5′
3′
5′
3′
5′
3′
5′
5′
特点3：半不连续复制
后随链
冈崎片段
解旋酶
拓展
DNA复制的过程
前导链
解旋酶
5’
3’
3’
5’
DNA聚合酶
5’
3’
前导链
5’
3’
冈崎片段
DNA连接酶
后随链
子链延伸方向：5’→3’
延伸
特点3：半不连续复制
拓展
原核生物DNA复制
单起点双向复制
多起点双向复制
真核生物和原核生物DNA复制的区别
使得复制能在较短时间内完成
真核生物DNA复制
复制泡
端粒DNA
……
5′
……
3′
3′
……
……
5′
……
……
5′
3′
正常情况下无法补齐，随着复制次数增加，端粒DNA越来越短。干细胞中存在端粒酶，也可以补齐端粒DNA
……
3′
5′
……
拓展
DNA复制的过程
（1）因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
（2）因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。
2.DNA复制的意义是什么？
保持亲代和子代遗传信息的连续性。
1.DNA为什么能准确复制？
深度思考
1.下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是( )
A.以脱氧核苷酸为原料
B.需要解旋酶和能量
C.边解旋边复制,复制出的子代 DNA 与亲代完全一样
D.在DNA聚合酶的作用下,模板链和子链之间形成氢键
D
【学以致用】
14N
复制
第二次分裂
第二次分裂
用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子
一次有丝分裂
分裂形成2个子细胞，
每个细胞中的每条
染色体均带有标记
3
4
14N
复制
1
1’
2
2’
14N
复制
3
3’
4
4’
1
2’
1’
2
3’
4’
1、有丝分裂：
15N标记
14N标记
二次有丝分裂
困惑点四、DNA复制与染色体标记问题
①
②
③
④
①②组合有 个子细胞带有标记
①④组合有 个子细胞带有标记
③④组合有 个子细胞带有标记
2
3
4
1、有丝分裂：
困惑点四、DNA复制与染色体标记问题
如果细胞内有20条染色体，经有丝分裂产生4个子细胞中被标记的染色体最多（或最少）有多少条？
①
②
③
④
0~20
复制
14N
减Ⅰ
减Ⅱ
减Ⅱ
用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子
分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。
同源染色体分离
姐妹染色单体分离
2、减数分裂：
15N标记
14N标记
困惑点四、DNA复制与染色体标记问题
整 体 构 建