3.3 DNA的复制(人教版2019必修2)(课件共39张PPT)

(共39张PPT)
第3章第3节
DNA的复制
人教版高中生物必修2
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
机制。
1、复制机制可能 是怎样的
2、为什么用“可 能”
科学研究需要大胆的想象， 但是得出结论必须建立在确 凿的证据之上。
137
e
u
an togt k ord
dfant,ad aw hall t oam
xn
核酸的分子结构
MOLECULAR STRUCTURE OF
NUCLEIC AODS
A Structurs for Doaxyribose Nudelc Acd
ogthe
0e.0or
,
Ms.ase April 25,1953 NAT
Ginrt,T. ma w,A ,
n
hm
K
1 名
bed
ihk
83
Y
—.对DNA 复制的推测
①DNA复制时，DNA双螺施解开，互补的碱望隔断器GATIOs oF
碱基之间的氢键断裂 5' DEOXYRIBONUCLEIC ACID
By J.D.5ATSON and F.H.C3ERICK
Medical Resea Council Unit fv he dy of the Molecular PEructure of Biological Systems,Saendish
borts,Cambridge
HE imrprtance of deoxyribonuclerc acid(DNA) within nving cells is undisputed.It1found in
ldividling celk rge.C f not eo el the nucleus,
双螺旋解开 where itnisPn essential constituent of tha chromo-
iny li of xridence indica hat it is the carrier of a payo- of (if not all)tne gerretic specificity of the chrchpsomes and thus of the gehe itself.
P
DNA 结构对遗传的
3’ 3’ 5'
3
P
d
d
P
d
4
子链 模板
P5’
P
P
d
P
P
P
3’
② 解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对
原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上；
—.对DNA 复制的推测
模板 子链
d
0
d
d
P
—.对DNA 复制的推测
③ 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方
式被称做半保留复制。
3’
模板 子链 子链 模板
原来的
原来的
新的
—.对DNA复制的推测
半保留复制
应该是
全保留复制
NO!
全保留复制
.对DNA复制的推测
瓶叫靠描
半保留复制
—.对DNA复制的推测
分散复制
NO!
补充：
应该是
分散复制
二.DNA半保留复制的实验证据
-目
一 目
思考 ：
1、我们这里用什么区分原 来链和新链
颜色
2、真 实DNA有没有颜色
有没有其他方法把他们区分
没有 放射性同位素标记法
3、放射性同位素有哪些记
得 吗
放射性同位素：14C、32P、
3H 、35S
思考：
4、怎么标记上放射性呢
比如我们可以把原链中的C 标记上放射性，子链中没有
5、放射性同位素标记法能 区分开吗
不能，这种方法只能检查到整体 有还是没有放射性，不能区分每 一条链有无放射性
有放射性
二.DNA半保留复制的实验证据
有放射性
全保留复
半保留复
思考：
6、除了放射性外，原链和 新链还有什么不同
原链上的C都为14C,新链中的 C都为12C, 相对分子质量不 同，一条重， 一条轻。
7、既然我们不需要放射性， 用哪种同位素更好
稳定同位素
稳定同位素：15N、180
二 .DNA 半保留复制的实验证据
有放射性
全保留复
半保留复
思考：
8、这 些DNA密度有什么区 别
9、有什么方法可以把他们 区分开吗
密度梯度离心
二.DNA半保留复制的实验证据
15N 14N 14N 15N
密度 居中
密度 最大
密度 最小
密度 居中
15N 15N
全保留复制
半保留复制
十
十
二 .DNA 半保留复制的实验证据
密度梯度离心：
通过超离心机对某一介质(氯化铯等)长时间加一个离心力，使其在离心管内 从液面到底部出现一定的密度梯度。
(a) (b) (c) (d)
Sucrose gradient (%
二 .DNA 半保留复制的实验证据
同位素标记技术
梅塞尔森
1958年
斯塔尔
二 .DNA 半保留复制的实验证据
得到的大肠杆菌DNA 几乎都是15N标记的
繁殖若干代
目的
15N/15N
-DNA
14N/14N
-DNA
15NH Cl
分裂一次 再分裂一次
15N/15N
-DNA
二 .DNA 半保留复制的实验证据
CI
提取DNA 离 心
提取DNA 离心
哪 2个 位 置
哪 2个 位 置
模拟探究：
用红色的扭扭棒代表亲代DNA 的
母 链 ，黄 色的扭扭棒代表新合成 的子链，在卡纸上构建一个DNA
分子半保留复制或全保留复制方
式下所得子一代DNA 和子二代 DNA链的组成情况，并描述它们 的位置。
亲代 子一代 子二代
分裂一次
再分裂一次
14 N
15N/ 14N
-DNA
半保留复制
14N / 14N 十 -DNA
15N/15N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
14N / 14N
-DNA
15N/ 14N
-DNA
15N/ 14N -DNA
十
14N
14N
o
全保留复制
再分裂一次
14N/14N
-DNA
分裂一次
15N/15N
-DNA
15N/15N
-DNA
十
十
14N
14 N
实验结果与半 保留复制结果 一致
全保留复制
DNA的复 制是以半 保留的方 式进行的
半保留复刷
再分裂一次
再分裂一次
分裂一次
分裂一次
1、概念：指以亲代DNA 的两条链为模板合成子代DNA 的过程。
2、 时 间 ：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
3、场所：真核生物：细胞核(主要) 叶绿体、线粒体
原核生物：拟核、细胞质(质粒)
半保留复制
过程
三.DNA 复制的过程
15N/15N
-DNA
15N/ 14N -DNA
15N/ 14N -DNA
1)解旋
在能量的驱动下，解旋酶 将DNA双螺旋的两条链解 开，氢键断裂。
四
Replication fork
ATF
4、过程：
0II I
解旋酶
引物的作用简单理解就是 3' 5'
引出DNA聚合酶，因为DNA
聚合酶必须识别3’端才
能结合上去。
这种酶产生一小段RNA 作为引物
2)合成引物(补充)
在引物酶的作用下，产生 一小段RNA作为引物，后期 引物会被切除
This enzyme makes a Small piece of RNA called a primer.
UTI0II
TTTⅢU
引物酶
引物
3)合成子链
DNA聚合酶等以解开
的每一条母错为模板，
以游离的4种脱氧核 苷酸为原料，按照碱
其补配对原则，各
自合成与母链互补的 一条子链。
模板 I hH
另一链-滞后链，不能以这种连续的方式进行合成
The other strand the,lagging strand,cannot be made in this continuous way
两条子链延伸方向相反，但都是从5°→3′
子链延伸方向
5′— →3'
B 出
3' 5'
子链延伸方向
DNA聚
合酶
模板
随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。
WT
DNA 复制被描述为半保守的
5′
3'
5'
TI
3′
W 州 HWHT
3'
3'
5'
DNA replication is described as semi conservative
母链
子链
母链
子链
L
1
4)重新螺旋 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
5’
3.复旋
一条母链和一条子链盘绕成为一个新的DNA分子。
四种脱 氧核苷酸
51
3’ 5’
解旋酶
1.解旋 在解旋酶的作用下，双链螺旋
的DNA打开氢键，解开成为两条单链， 每条单链均作为模板合成新的DNA。
2.合成 以两条母链为模板，4种脱氧核苷酸为原
料，按碱基互补配对原则合成为两条新的子链。
过程：
DNA聚合酶
子链(新合成的链)
母链(模板链)
三 .DNA 复制的过程——总结
1.条件：
(1)模板：亲代DNA的两条链(两条母链)
(2)原料：四种脱氧核苷酸 (A、G、C、T)
(3)酶：解旋酶、 DNA聚合酶等
(4)能量：ATP(物质)
③原则：碱基互补配对
2.特 点 ：
1.半保留复制——准确
2.边解旋边复制
①模板： 特定碱基序列
②酶：识别，专一催化
三 .DNA 复制的过程 — — 总结
三 .DNA 复制的过程——总结
3.方 向：从子链的5' 端向 3' 端延伸
4.结 果： 一 个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
5.意 义： 使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的
连续性，使本物种保持相对稳定和延续。
6.DNA准确复制的原因
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。
②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。
ork
拓展：真核生物与原核生物DNA 复制的区别
Figure 9.17 DNA replication bubbles.DNA
replication occurs simultaneously along the 150 million
nuceotides of the average human chromosome.The
sites of replication resemble bubbles that coalesce as the daughter double helices form.
真核生物 DNA 的复制从多个起点开始 进行，使得复制能在较短时间内完成。
原核生物 DNA 的复 制只有一个复制起点。
Origin of replication
Daughter strand
Parent
strand
四.DNA复制有关的计算
关键在于正确画出DNA复制2次的图示
1个DNA分子复制n次，产生子代DNA数为2n, 其中：
(1) 含母链的DNA分子数：2个 完全含母链的DNA分子数：0个 不含母链的DNA分子数：(2
个
二代14N 15N 15N 15N 15N 15N 15N 14N
一代
14N 15N 15N 14N
(2)子代DNA 链数为：
亲代 14N 14N
(3)若亲代DNA 分子中含有某种碱基m 个，
(2n-1)×m
经 过n 次复制需要游离的碱基为：
(4)若亲代DNA 分子中含有某种碱基m 个，
2n-1×m
第n次复制需要游离的碱基为：
四 .DNA 复制有关的计算
二代14N 15N 15N 15N 15N 15N 15N 14
一代
1 15
N
M
TN
4M
15N 14N
14N 14N
亲代
练一练
1、有15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制三次，则含
15N的DNA分子占全部DNA分子的比例 ,含15N的链占全部DNA分子单链
的比例依次是
A
A.1/4、1/8 B. 1/2、1/4
C. 1/4、1/16 D. 1/8、1/8
A、60个 B、80个 C 120个 D 、 180个
3、由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携
带不同的遗传信息，其种类数最多可达( C )
A.4120 B.1204 (C.460 D. 604
4、某双链DNA分子共有含氮碱基1400个，其中一条链的碱基中A+T/C+G=2/5,
问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是( C )
A. 300 B.400 C.600 D.1200
练一练
2、具有100个碱基对的1个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续
复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸( D )
15| 1415| 14
15| 14 15| 14
15 15
14 14 15| 1415| 14
五.半保留复制结合分裂
第一次分裂
形成的子细胞
第一次
分裂后期
14
15| 14
15
14
DNA 被
15N标记
第一次分裂
DNA
复 制
15|
15
14
15 1515 15
情况3
两次分裂形成的2个细胞
是 15| p415pl 4 ,2个细胞是14|1414|1 4
情况2
两次分裂形成的2个细胞
是 15|1 414|1 4 ,1个细胞是
情况1
两次分裂形成的4个
细胞都是 15pl414|jl 4
15| 1415| 14 15| 1414 ||14
14
五.半保留复制结合分裂
15|| 415||14 1个细胞是
14|1 414||l 4
14 15|
14
14
第二次
分裂后期
14||1414 | 14 15| 1414 | 14
15|
14
14
第二次分裂
14
15| 14
14
DNA
复制
15|
14
1 4
14
例题
例1、用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA 分子双链，再将这
些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后
期， 一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是
( A )
A. 中期20和20、后期40和20
B. 中期20和10、后期40和20
C. 中期20和20、后期40和10
D. 中期20和10、后期40和10
例题
例2、假设果蝇的一个精原细胞中的一个DNA分子用15N进行标记，
正常情况下该细胞分裂形成的精细胞中，含15N 的精细胞所占的比例
为多少 假设果蝇的一个体细胞中的一个DNA 分子用15N进行标记， 正常情况下该细胞进行两次有丝分裂形成的子细胞中，含15N 的细胞 所占的比例为( )
A.50% 、100% B.100% 、100%
C.50% 、50% D.100% 、50%