3.3 DNA的复制 课件 （人教版2019必修2）（共28张ppt）

(共28张PPT)
第3节 DNA的复制
第3章 基因的本质
人教版(2019)必修二遗传与进化
对DNA复制的推测
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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。”
沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根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。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称作半保留复制
这一假说提出后，也有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的
所谓密度梯度离心法就是用一定的惰性介质(氯化铯、蔗糖或多聚蔗糖)在离心管内形成一系列连续或不连续的密度梯度，将需要分离的物质置于离心管介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使物质分层、分离。密度大的物质位于离心管的下部，密度小的物质位于离心管的上部。
DNA半保留复制的实验证据
密度梯度离心法
1958 年， 美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验。
DNA半保留复制的实验证据
密度
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
低
高
一条重带
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA，离心
细胞再分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
一条中带
一条轻带和一条中带
第一代只出现一条居中的DNA 条带，这个结果排除了哪种复制方式？
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
低
高
一条重带
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA，离心
细胞再分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
一条中带
一条轻带和一条中带
DNA半保留复制的实验证据
实验结果证明：DNA的复制是以半保留的方式进行的
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
低
高
一条重带
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA，离心
细胞再分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
一条中带
一条轻带和一条中带
DNA半保留复制的实验证据
DNA复制模式的探索
1.人们曾对DNA复制存在三种假设如下图所示： 1.全保留复制 2.半保留复制 3.弥散复制(片段随机)，请应用密度梯度离心法设计实验证明DNA的复制方式
亲代DNA
子代DNA
1.全保留复制
2.半保留复制
3.弥散复制
将 N标记的DNA分子，置于只含 N的培养基中培养
1.若DNA复制一次表现为 带，复制两次表现为 带则证明DNA复制方式为全保留复制
2.若DNA复制一次表现为 带，复制两次表现为 带则证明DNA复制方式为半保留复制
3.若 则证明DNA复制方式为弥散复制
重、轻
重、轻
中
中与轻
不符合上述两种情况
DNA复制的过程
概念：DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
前导链
连续合成
冈崎片段
解旋酶
DNA聚合酶
DNA连接酶
滞后链
不连续合成
DNA聚合酶
DNA复制的过程
概念：DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋。然后，DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，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。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
DNA复制的场所
DNA复制的原料
DNA复制的模板
DNA复制的原则
DNA复制的酶
DNA复制是否需要能量
DNA复制的过程
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 ～ 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。
复制泡
复制泡
复制泡
多起点，不同时
习题精讲
1.1958年,美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料,设计实验探究DNA的复制方式是半保留复制还是全保留复制,部分实验过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
C
A.该实验原理是利用密度梯度离心技术在试管中区分含有不同氮元素的DNA
B.大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代,其DNA几乎均是15N标记的
C.若将试管②中DNA双链分开后再离心,其结果仍能判断DNA的复制方式
D.若DNA的复制方式是半保留复制,试管③中含15N的DNA与含14N的DNA的比例为1∶2
2.如图为真核生物染色体上DNA复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)
习题精讲
A
A.图中DNA复制是从多个起点同时开始的
B.图中DNA复制是边解旋边双向复制的
C.真核生物DNA复制过程中解旋酶作用于氢键
D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
习题精讲
3.如图表示DNA复制的过程。结合图示判断，下列有关叙述错误的是(　　)
D
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的复制具有双向进行的特点，生成的两条子链方向相反
C.DNA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复制形成的两条子链都是连续合成的
习题精讲
4.如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图,下列分析正确的是(　　)
D
A.酶①和酶②均作用于氢键
B.该过程的模板链是a、d链
C.该过程只能发生在细胞有丝分裂前的间期
D.图中酶①的运动方向为从下到上
DNA复制的相关计算
由于DNA的复制是半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养液中培养(复制)n代，其结果如下：
零代
第一代
第二代
第n代
2n个DNA分子
15N
15N
DNA分子总数
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
子代DNA中脱氧核苷酸链数
含15N的脱氧核苷酸链数
含14N的脱氧核苷酸链数
DNA复制的相关计算
由于DNA的复制是半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养液中培养(复制)n代，其结果如下：
零代
第一代
第二代
第n代
2n个DNA分子
15N
15N
①若一亲代DNA分子含某种脱氧核苷酸m个，经过n次
复制需要消耗该种脱氧核苷酸数是？
②若一亲代DNA分子含某种脱氧核苷酸m个，经在第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数是？
习题精讲
1.根据 DNA 复制的有关知识回答下列问题。
(1)用15N标记一个含有 100 个碱基对的 DNA 分子,其中有胞嘧啶60个,若该DNA分子在含14N的培养液中连续复制4次,则结果不可能是( )
A.含有15N 的 DNA 分子占 1/8
B.含有14N 的 DNA 分子占 7/8
C.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D.复制后共有 16 个 DNA 分子
(2)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中,含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。
①该片段完成n次复制需要 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
B
(N-m)(2n-1)
(N-m)2n-1
习题精讲
2.一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成,其中腺嘌呤占碱基总数的 20%,将其置于只含有31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是( )
A.该DNA中含有氢键的数目为1.3x104个
B.复制过程需要2.4x104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代 DNA 中含有32P的单链与含有31P的单链之比为1:7
D.子代 DNA 中含有32P与只含有31P的分子数之比为
B
习题精讲
3.将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状,共含有m个碱基,其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P-胸腺嘧脱氧核苷酸的培养液中培养一段时间,检测到如图I、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析,正确的是( )
A.DNA第二次复制产生的子代DNA有I、II两种类型
比例为1:3
B.DNA 复制后分配到两个子细胞时，其上的基因的遗
传遵循基因分离定律
C.复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n-1)(m-a)/2个
D.复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n+1-2条
I
II
D
习题精讲
4.(不定项)(2024黑龙江齐齐哈尔期中)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用一个含有这样DNA的噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌后,若共释放出100个子代噬菌体,下列叙述不正确的是(　 　)
A.该过程至少需要3×103个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D.子代噬菌体中含有31P的噬菌体为100个
AB
1.DNA 复制遵循半保留复制原则。
2.DNA 分子的两条单链中，只要有一条单链有标记，则形成的染色(单)体即认为有标记
3.有丝分裂后期，着丝粒断裂，染色单体会随机移向两极。
双链均被15N标记的DNA分子，在14N培养基中培养，第一次复制
15N标记单链
14N标记单链
复制标记问题----DNA复制第一次
复制
分裂
1.DNA 复制遵循半保留复制原则。
2.DNA 分子的两条单链中，只要有一条单链有标记，则形成的染色(单)体即认为有标记
3.有丝分裂后期，着丝粒断裂，染色单体会随机移向两极。
双链均被15N标记的DNA分子，在14N培养基中培养，第一次复制
15N标记单链
14N标记单链
复制标记问题----DNA复制第一次
复制
分裂
DNA复制与细胞分裂的相关问题分析
若某体细胞中染色体(假设染色体数为2n＞＞M)全部被15N标记，则该细胞放在不含15N的培养液中培养一代，获得两个子细胞中被标记的染色体数是 条，被标记的子细胞是 个；
若某体细胞中染色体(假设染色体数为2n＞＞M)全部被15N标记，则该细胞放在不含15N的培养液中培养两代，获得四个子细胞中被标记的染色体数是 条，被标记的子细胞是 个；
有丝分裂中标记情况
减数分裂中标记情况
由于减数分裂DNA复制一次，细胞分裂两次，所以所得的子细胞中染色体都被标记。
习题精讲
1.将某精原细胞(2N=8)的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是( )。
A.若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1/2
B.若进行减数分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1
C.若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条
D.若进行减数分裂，则减I中期含14N的染色单体有8条
BCD
习题精讲
2:某果蝇精原细胞中8条染色体上的 DNA 已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和 a,现给此精原细胞提供含1N的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异发生。下列有关叙述错误的有( )
A.若子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因
B.若子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含1个A基因和1个a基因
C.若子细胞中的核 DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体
D.若子细胞中一半的核 DNA含15N，则每个子细胞均含8条染色体
A
习题精讲
3.玉米(2n=20)一个体细胞中的每条染色体DNA双链均被32P标记,如果把该细胞放置在不含32P的培养液中培养,使其连续分裂,将会在第几次分裂中出现每个细胞的中期和后期分别有20条被标记的染色体　(　　)
A.第一次　　　　B.第二次
C.第三次　　　　D.第四次
B
习题精讲
4.BrdU能替代T与A配对,而掺入新合成的DNA链中。当用姬姆萨染色液染色时,不含BrdU的链为深蓝色,含BrdU的链为浅蓝色,深蓝色可掩盖浅蓝色。现将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中进行培养,图中a~c依次表示加入BrdU后连续3次细胞分裂中期时,来自同1条染色体的各子代染色体的显色情况(灰色表示深蓝色,白色表示浅蓝色)。下列有关说法正确的是(　　)
B
A.a中每条染色单体上的DNA分子的2条脱氧核苷酸链都不含BrdU
B.b中每条染色体上的2个DNA分子中仅有1个DNA分子的2条脱氧核苷酸链都含BrdU
C.c中有2条染色单体上的DNA分子中2条脱氧核苷酸链都含BrdU
D.若继续分裂,则第4次分裂中期只有1条染色单体出现深蓝色
习题精讲
4.让雄果蝇(2n=8)的一个精原细胞(甲)在含有放射性标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一次有丝分裂,形成2个精原细胞(乙和丙),然后在不含放射性标记的培养液中培养至其完成减数分裂,形成8个精细胞(无染色体互换),下列有关叙述正确的是(　　)
A.甲在有丝分裂后期,只有一半的染色体具有放射性
B.乙在减数分裂Ⅰ后期时,一半的染色体具有放射性
C.丙形成的子细胞在减数分裂Ⅱ后期,每个细胞中含放射性的染色体都占1/2
D.乙和丙在完成减数分裂后,每个精细胞中都一定有一半的染色体具有放射性
C