3.3DNA的复制课件(共34张PPT) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共34张PPT)
第3节 DNA的复制
第3章 基因的本质
DNA聚合酶
DNA聚合酶
子链
解旋酶
问题探讨
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”。
1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
暗示DNA的复制可能需要先解开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”。
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证据之上。
2.推测可能的复制方式。
3.根据复制模式，预测实验结果。
1.DNA的复制方式是什么？
演绎推理
实验验证
得出结论
提出问题
提出假说
4.实验、得出结论、验证假说。
科学方法
假说——演绎法
提出问题：
DNA的复制方式是什么？
一、对DNA复制的推测
（提出假说）
半保留复制
全保留复制
（1）从亲代 DNA（母链）去向来看，半保留复制和全保留复制有什么不同？
（2）实验的关键是什么？
一、对DNA复制的推测
半保留复制 全保留复制
追踪母链在子代DNA中的分布
同位素标记法
二、DNA半保留复制的实验证据
（1）应该怎么样检测子代DNA的标记情况？
（2）全保留复制的子代DNA有没有放射性？
（3）半保留复制的子代DNA有没有放射性？
检测子代DNA的放射性
一半有放射性，一半没有
都具有放射性
半保留复制 全保留复制
能否检测出 DNA一条链的放射性？
二、DNA半保留复制的实验证据
（4）大肠杆菌在培养液中分裂，DNA复制产生的子代DNA在子代大肠杆菌体内，都在同一培养液中，而检测的是溶液体系总体的放射性，那这两种培养液哪种可以检测到放射性吗？检测放射性可以区分两种复制方式吗？
都能检测到放射性；
不能区分。
半保留复制 全保留复制
能否检测出 DNA一条链的放射性？
要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，但复制后的DNA分子混合在一起，不易分离。怎么解决？
二、DNA半保留复制的实验证据
半保留复制 全保留复制
能否检测出 DNA一条链的放射性？
密度梯度离心
密度梯度离心
科学方法
DNA就会悬停在与其等密度的部位
连续的CsCl浓度梯度（密度上小下大）
利用DNA能吸收紫外线的特点，显示DNA的分布
二、DNA半保留复制的实验证据
（演绎推理）
15N/14N
DNA
亲代
子一代
子二代
15N/14N
DNA
15N/15N
DNA
14N/14N
DNA
14N/14N
DNA
15N/14N
DNA
15N/14N
DNA
1条重带
1条中带
1条轻带
1条中带
若DNA采用半保留复制：
二、DNA半保留复制的实验证据
若DNA采用全保留复制：
14N/14N
DNA
亲代
子一代
子二代
14N/14N
DNA
15N/15N
DNA
15N/15N
DNA
14N/14N
DNA
15N/15N
DNA
14N/14N
DNA
1条重带
1条轻带
1条重带
1条轻带
1条重带
（演绎推理）
科学方法
在密度梯度离心中，DNA密度能自然发生改变吗？
不能。密度变化，DNA的位置也会发生改变。
放射性同位素会自发衰变，宜选用稳定同位素，如14N、15N。
二、DNA半保留复制的实验证据
（实验验证）
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中培养若干代
提取DNA，离心
转移到14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
细胞分裂两次
第一代
第二代
提取DNA，离心
提取DNA，离心
1条重带
1条中带
1条轻带
1条中带
二、DNA半保留复制的实验证据
（得出结论）
DNA是以半保留的方式进行的。
课前回顾
在美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔关于DNA复制的研究中：
1.研究方法：
2.实验材料：
3.实验技术：
4.实验原理：
5.实验结论：
假说—演绎法
大肠杆菌
同位素标记技术和密度梯度离心技术
只含15N的双链DNA密度大，只含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、另一条链含15N的双链DNA密度居中。
DNA是以半保留的方式进行的。
已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代，其结果如下，回答下列问题：
亲代
子一代
子二代
DNA数：________
只含15N的DNA数：________
含15N、14N的DNA数：________
只含14N的DNA数：________
含14N的DNA数：________
2n
0
2
2n-2
2n
已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代，其结果如下，回答下列问题：
亲代
子一代
子二代
脱氧核苷酸链总数：________
含15N的单链为：________
含14N的单链为：________
2n+1
2
2n+1-2
无论DNA复制多少次，含有原来母链的DNA分子永远只有两条。
1.若某一亲代DNA分子含有胞嘧啶m个，
①经过n次复制需要消耗的胞嘧啶数目？
②第n次复制，消耗的胞嘧啶数目？
2.一个具有a个碱基对的DNA，含有b个A，该DNA完成n次复制，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个？
m（2n-1）个
m·2n-1个
（2n-1）（a-b）个
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
1.DNA复制的概念：
2.DNA复制的时期：
3.DNA复制的场所：
细胞分裂前的间期
真核生物： 。
原核生物： 。
细胞质（拟核、质粒）
细胞核(主要）、线粒体、叶绿体
三、DNA复制的过程
三、DNA复制的过程
4.DNA复制的特点：
①半保留复制
②边解旋边复制
三、DNA复制的过程
4.DNA复制的特点：
③多起点复制
复制泡
加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。
意义/原因
三、DNA复制的过程
DNA聚合酶
DNA聚合酶
子链
解旋酶
解旋——在 驱动下， 将DNA双螺旋解开。
能量
解旋酶
三、DNA复制的过程
DNA聚合酶
DNA聚合酶
子链
解旋酶
合成子链——
等以解开的
为模板，以游离的___________
_____为原料，按照_________
_____原则，各自合成与母链互补的一条子链。
DNA聚合酶
每一条母链
4种脱氧核
苷酸
碱基互补
配对
三、DNA复制的过程
DNA聚合酶
DNA聚合酶
子链
解旋酶
复旋——每条新子链与其对应的模板链盘绕成 结构
双螺旋
三、DNA复制的过程
5.DNA复制的条件：
①模板：
②原料：
③能量：
④酶：
亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
ATP
三、DNA复制的过程
5.DNA复制的结果：
1个DNA → 2个DNA
复制
15N
14N
15N
　
15N
15N
复制
置于14N中
1.DNA为什么要准确地自我复制？
2.如何保证DNA复制的准确性？
四、DNA复制的意义
DNA通过复制，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。
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。
对于DNA复制的研究还在继续……
传统观念：
在遵循碱基互补配对原则、半保留复制与半不连续复制等规则的条件下，解旋酶、DNA聚合酶与连接酶等物质分别作用于链状结构，使得新产生的遗传物质与母体完全匹配。
最新进展：
每条单链高度独立复制，充满随机性，最后却能够完美与母链相匹配！
一、概念检测
1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。 （ ）
（2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。
（ ）
×
×
一、概念检测
2.DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A.复制均在细胞核内进行
B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
B
一、概念检测
3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（ ）
A.所有的大肠杆菌都含有15N
B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
C
二、拓展应用
1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？
可能有6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响。