3.3 DNA的复制（教学课件）--高中生物人教版（2019） 必修2(共35张PPT)

(共35张PPT)
第3节 DNA的复制
沃森和克里克在论文中有这样一段话：“我们的DNA模型实际上是一对 模板，每一模板与另一个互补。我们设想：在复制前氢键断开，两条链松 开、分离，然后每条链作为形成自己新链的模板，最后我们从原先仅有的 一对链得到了两对链，而且准确地复制了碱基序列。”
in the following oommunications.We were not aware of the details of the results presented there when we devised our struoture,which rests mainly though not ontirely on published experimental data and stereo- ohemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific peiring we have postulated immediately suggests a possible oopying mechanism for the genetic material.
Full details of the struoture,including the con- ditions assumed in building it,together with a set of oo-ordinatos for the atoms,will be published elsewhere.
“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”
探究背景 ( 一)提出问题：DNA 是怎样进行复制的
《核酸的分子结构》论文节选
( 二 ) 提 出 假 说
1.不同的复制方式最大的差异是
关键点：
区分母链和新合成的链
追踪子代DNA中母链的分布情况
2.用什么实验方法区分母链和子链 同位素标记
子代DNA
+
+
3.如何检测这种差异
密度梯度离心
复制一次
复制一次
以 个 以 以
全保留 复制
半保留 复制
亲代DNA
密度梯度离心
低
高
DNA带的位置
15N/15N 15N/14N 14N/14N
>
密度： 以 八
Q:如何检测出母链和子链的差异
下 中 上
密度
Nww
八
任务1:以“ ”代表15N组 成
的脱氧核苷酸链，以“”代 表14N组成的脱氧核苷酸链，请 分别根据以下两个假说：
假说1: DNA全保留复制 假说2: DNA半保留复制
画图演绎一个DNA分子经过2次复 制，三代的情况。并标注离心后 DNA条带的位置(5min)
亲代
第一代
第二代
轻带
中带 重带
(三)演绎推理
轻带
中带 重带
第1代
亲代
结论：
DNA 以半保留复制方式进 行复制
提取DNA, 离心
转移到含 "NH CI 的 培养液中
细胞分裂一次 提取DNA,
离心
第一代
(四)实验验证与结论
大肠杆菌在含'NH CI 的培养液中生长若干代
"N "N
细胞再分裂一次
提取DNA,
离心
第二代
"N/'N-DNA
"N
"N/"N-DNA
如 果DNA 复制 是半保留复制
第一代会出 现的结果是
'N/"N-DNA "N"N-DNA 'N/'N-DNA 'N/"N-DNA
第二代会出
现的结果是
低 高
N/'N-DNA
密度
A. 将大肠杆菌在15NH CI培养液中培养很多代后，取
其DNA离心检测，可得Ⅱ所示结果B.将大肠杆菌在 14NH CI培养液中培养很多代后，取其DNA离心检测， 可得|所示结果C. 将15N标记的大肠杆菌置于14NH CI 培养液培养2代，取其DNA离心检测，可得Ⅲ所示结 果D. 将14N标记的大肠杆菌置于15NH CI培养液中培养 2代，15N标记的是图甲的①处
1. 研究人员分别在15NH Cl和14NH Cl的培养液中培养大肠杆菌，用以研究DNA的复制特 点。甲图代表的化合物由①、②、③三部分构成；乙图是利用密度梯度离心技术将提
取到的大肠杆菌DNA进行检测得到的结果。下列有关说法错误的是 (D
轻中重
甲图
)
时 间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
场所
主要在细胞核(线粒体和叶绿体)
条件 模板
亲代DNA分子(两条链)
原料
4种游离的脱氧核苷酸
能量
ATP
酶
解旋酶和DNA聚合酶
特点
半保留复制，边解旋边复制
二、DNA 分子的复制过程
观看DNA分子复制的视频，结合教材55-56页，完成以下表格
1.解旋酶和DNA聚合酶作用分别是什么
解旋酶：断开氢键
DNA聚合酶：将游离的脱氧核苷酸连接成长链
2.复制后形成的两个子代DNA 什么时期分开
着丝点分裂时，
有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
3.DNA 精确复制的原因
甲
(1) 独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；
(2) 碱基互补配对原则保证复制准确无误地完成。
4.DNA 复制有什么生物学意义
遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持遗传信息的连续性
课堂练习1
拓展3: 课本P56 拓展应用T2
2. 已知果蝇的基因组大小为18×10*bp(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。
加快DNA复制的效率
果蝇DNA的电镜照片
课堂练习2:右图是真核生物DNA复制的示意图。
1.图中有几个复制起点 他们开始的时间相同吗
三个，不相同，最右边的先开始。
2.DNA 分子复制的过程中，两条子链延伸方向是否相同
相反。
3.这种方式有何意义
缩短复制所需的时间。
4.完成一个细胞周期每个起点起动几次
一次
复制起点
A. 图中复制起点在一个细胞周期中可起始多次
B.从结构上看，图中a 、a 与b 、b 的延伸方向是相同的 C.真核细胞的DNA 有多个复制起点，可提高复制效率
D.DNA复制所需的酶可能有多种
5.如图是DNA复制示意图，复制过程中首先合成较短的片段(如a 、a ,b 、
b 等)然后再由相关酶连接成DNA 长链。下列相关叙述错误的是(A)
11.下图为DNA 分子的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述
错误的是(A)
A.由图可知，DNA 分子复制为单向复制
C.DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的
A.DNA 复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA 双链间的氢键，使两条链解开
B.DNA分子的复制具有边解旋边复制的特点，生成的两条子链方向相反
C.DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段 D.DNA的两条子链都是连续合成的
解析 由图可知，两条子链中， 一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。
前导链
后随链
母体链
3
冈崎片段
移动的方向
10.下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的是(D)
复制叉
3' 5'
溜
A.DNA 复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA 双链之间的氢键，使两条链解开
B.DNA 分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反
C. 从图示可知， DNA 分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D.DNA 分子的复制需要DNA 聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA 片段
起点
复制叉 -5'
3' 延伸
起点
课堂练习3
下图表示DNA 复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是(C)
复制叉 3'_
5'-
领头链 随后链
随后链 领头链
延伸
第二课时
(1)G 、G 、G 三代DNA离心后的试管分别 是图中的 A B D _o
(2)G 代在①②③三条带DNA分子数的比例 是 0:1 :1 0
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素P分别是 31P 、31P和32P 。
(4)经过4次复制以后，子代中含31P 的DNA占全部子DNA的比例是1/8 ; 含32P 的DNA单链占全部子DNA单链的比例是15/16
O
(5)若每个DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，复制过程中 需腺嘌呤脱氧核苷酸 600 个。
复习回顾
将31P标记的哺乳动物细胞(称G,代)放在含32P的培养基中培养，经 过第1、2两次细胞分裂后，分别得到G 、G,代细胞。再从G 、G 、G,代细 胞中提取DNA, 经密度梯度离心后得到结果如下图所示。
亲代DNA分子复制n代，其结果如下：
(1)子代DNA分子数为 2n个：
① 含有母链的DNA 为2 个 ；
② 含子链的DNA 为 2n 个 ；
③ 只含子链的DNA为2”二入；
(2)子代脱氧核苷酸链数为 27+1 条 ：
①亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。
② 新合成的脱氧核苷酸链为_条。
一 、DNA分子复制相关计算的规律小结
亲代
1代
2代
n代
2n+1-2
2n
(3)消耗脱氧核苷酸数
亲代DNA分子中含某种脱氧核苷酸(或含氮碱基)a个
① 亲 代DNA分子经n次复制后，共需游离的该脱氧核苷酸数为：
a·(2n-1)
② 亲 代DNA分子第n 次复制，需游离的该脱氧核苷酸数为：
a.2n-1
亲代
沉淀物的
放射性很高
1代
细菌裂解
搅拌后离心
2代
P 标记的
n代
2^
二、DNA分子复制的应用
1.赫尔希和蔡斯 T 噬菌体侵染实验32P组实验结果：在新形成的部 分噬菌体中检测到32P,为 什 么 ( 教 材P45)
在新形成的部 分噬菌体中检 测到 p
32P标记的噬菌 体与细菌混合
上清液的 放射性很低
离心后
2 . (2016全国I) 将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标
记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基上培养一段时间。 若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体 (n 个)并释放，
则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n, 原因是
一个含32P标记的噬菌体双链DNA分子，经半保留复制后，标记的
两条单链只能分配到两个子代噬菌体的DNA分子中，因此在n个噬菌
体中只有两个带标记。
表示亲代DNA 链； 表示子代DNA链。)
第一次分裂 第二次分裂
着丝点
分裂
着丝点
分裂
三、DNA 复制与细胞分裂
一个被标记的细胞经过连续两次分裂，得到四个子细胞，请在下图补充完整“每
条染色体上的DNA ”情 况 ( S
减数分裂
细胞
染色体
转换
每条染色体上的 DNA情况
复制
有丝分裂
细胞
染色体
转换
第二次分裂
着丝点 分裂
第一次分裂
着丝点 分裂
复制
复制
每条染色体上的 DNA情况
复 制
【例1】 将全部DNA分子的双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数
为2N)置于含31P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个 子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是( B )A. 若进行
有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2B.若进行减数分裂， 则含32P染色体的子细胞比例一定为1C.若产生的4个子细胞中的染色 体都含32P,则一定进行有丝分裂D.若产生的4个子细胞中的染色体不 都含32P, 则一定进行减数分裂
【例2】 一个被标记的细胞(2n=8) 放在未被标记的原料中连续进行
两次有丝分裂，子代有几个细胞被标记 一个细胞中有多少条染色体
2-4个细胞
带标记
复制
4
1’ 2'3’
C
2’ 3'
第二次有丝分裂
若进行有丝分裂，形成四个子细胞
可能有2或3或4个子细胞带有放射性
复制
复制
A
第一次有丝分裂
B
C
个
着丝点
分裂
2 3
B
4
2
3
个
B
C
A
第一次有丝分裂
若进行有丝分裂，形成四个子细胞
可能有2或3或4个子细胞带有放射性
4
3
1'
3’
1’ 2'3’
C
第二次有丝分裂
复制 4’
着丝点 分裂
2 3
B
复制
复制
2’
4
4
2
复制
2 3
B
复制
1' 2'3’
C
第二次有丝分裂
个
B
C
A
第一次有丝分裂
若进行有丝分裂，形成四个子细胞
可能有2或3或4个子细胞带有放射性
3
4
3'
2
1’
着丝点 分裂
复制
4
4
4
2
为新合成的子链
减I
同源 染色 体分
离
为带有放射性标记的母链
复制
若进行减数分裂，形成四个子细胞都带有放射性
着丝 点分
裂
着丝 点分
裂
减Ⅱ
[例3]小鼠睾丸中一个不含放射性标记的精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧
核苷酸培养液中培养一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续 培养至完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是(A )
A.初级精母细胞中的每条染色体都被标记
B.次级精母细胞中的每条染色体都被标记
C.只有一半精细胞中含有被标记的染色体
D. 含标记的精细胞中都有一半的染色体被标记
8.噬菌体、烟草、烟草花叶病毒的核酸中各有碱基和核苷酸的种类依次分别为
( C )
A.4 、8 、4和4、8、4 B.4 、5 、5和4、5、4
C.4 、5 、4和4、8、4 D.4 、8 、4和4、5、4
解 析 噬菌体为DNA病毒，其核酸只含有DNA, 故碱基只有A、T、C、G 4 种，核苷酸有4种；烟草是植物，其核酸既有DNA 也有RNA, 碱基有A、G、 C、T 、U 5种，核苷酸有脱氧核糖核苷酸4种和核糖核苷酸4种，共8种；烟 草花叶病毒为RNA病毒，其核酸只含有RNA, 故碱基只有A 、U 、C 、G4 种， 核苷酸有4种。
10.某DNA分子中，G+C 之和占全部碱基的35.8%,一条链的T与C分别占该链
碱基总数的32.9%和17.1%,则它的互补链中，T 和C分别占该链碱基总数的
(B)
A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7%
C.18.7%和31.3% D.17.1%和32.9%
“A”变成了“T”, 则该DNA经n次复制后，发生差错的DNA占DNA总数的
( A )
A.1/2 B.1/n
C.1/2n D.1/4n
[例2]一个双链DNA, 在复制过程中解旋时，由于某种原因，一条链上的一个
12.某双链DNA 分子中碱基A 和碱基G 共有700个，氢键共有X个，其中一条链中
碱基A和碱基T共占该条链碱基总数的2/7,该DNA分子连续复制2次，共消 耗Y个碱基T。则X、Y 分别为( C )
A.700 、200 B.1400 、400
C.1900 、600 D.2100 、800
甲 乙
(5)已知某DNA 分子共含1000个碱基对、2400个氢键，则该DNA 分子中含有鸟 嘌呤脱氧核苷酸 400 个；若将其复制4次，共需腺嘌呤脱氧核苷酸 9000个。
14.如图甲是DNA分子局部组成示意图，图乙表示DNA分子复制的过程。请回
起点
DNA
答以下问题：
起 点 酶