浙科版（2019）必修二 3.3 DNA通过复制传递遗传信息 课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
第三章 遗传的分子基础
第三节 DNA通过复制传递遗传信息
导入
瞧，我们长得多像啊！
亲代的遗传物质如何“多出一份” 传递给子代？
DNA作为遗传物质，需要将遗传信息传递给下一代，因此在细胞分裂过程中，必须进行DNA的复制。
DNA复制的概念
1 DNA
2 DNA
DNA复制：新DNA的合成即产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。
意义：以复制的方式合成DNA，使得遗传信息在传递过程中保持不变
1.根据所学，DNA复制的时期？
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
2. DNA复制的场所？
细胞核、线粒体、叶绿体；拟核
P64
DNA如何复制？
DNA复制的猜测
半保留复制：经过复制产生的2个子代DNA，每一个都由
亲代DNA的一条链和新合成的一条链组成。
模型1
亲代DNA
子代DNA
复制
DNA复制的猜测
全保留复制：经过复制产生的2个子代DNA中，一个保留
了亲代DNA的两条链，另一个是由新合成的两条链组成。
模型2
亲代DNA
子代DNA
复制
DNA复制的猜测
分散复制（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，
但分配是随机组合的。
模型3
如果要通过实验证明，你有什么设计思路？
把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它在子代DNA中出现的情况。
复制一次
亲代DNA
子代DNA
P65
DNA复制的同位素示踪实验——梅塞尔森和斯塔尔1958
同位素示踪法
2. 本实验标记N元素，N元素含有14N和15N两种质量不同的同位素
1. 实验应采取什么方法中直观地标识DNA的脱氧核苷酸链？
14N/14N
15N/14N
15N/15N
由于14 N和15N质量不同，进行密度梯度离心
14N/14N-DNA
轻带
15N/14N-DNA
中带
15N/15N-DNA
重带
P65
DNA复制的同位素示踪实验——梅塞尔森和斯塔尔1958
大肠杆菌
1.选用的实验材料？其优点是什么？
2.大肠杆菌首先放在什么培养液中培养的？
大肠杆菌的DNA双链都被同位素15N标记
转移到含14NH4Cl的培养液中
离心，记录繁殖后子代大肠杆菌的DNA在试管中的位置
大肠杆菌繁殖速度快，遗传物质只有DNA分子、无染色体结构、DNA易提取
15N-15N DNA
破碎细胞提取DNA
P65
思考
以半保留复制、全保留复制 、弥散复制的方式，则亲代细胞分裂所得的子一代的DNA分别含有哪种N元素？
15N-15N-DNA
15N-15N-DNA
15N-15N-DNA
如何区分？
P65
思考
15N-15N-DNA
15N-15N-DNA
15N-15N-DNA
以半保留复制、全保留复制 、弥散复制的方式，则子二代的DNA分别含有哪种N元素：
P65
DNA复制的同位素示踪实验——梅塞尔森和斯塔尔1958
细胞分裂一次
提取DNA密度梯度离心
15N-14N-DNA
15N-14N-DNA 1/2
细胞分裂两次
提取DNA密度梯度离心
14N-14N-DNA 1/2
DNA的复制是以亲代的DNA链为模板，按碱基互补配对原则，合成具有互补碱基的新链，复制出的DNA分子与亲代DNA分子完全相同。 ——半保留复制
P66
P66
DNA的半保留复制过程
①解旋：
模板
② 合成互补子链
以母链为模板按照碱基互补配对原则
(在DNA聚合酶的催化下, 利用游离的脱氧核苷酸进行，相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸间形成磷酸二酯键)
同时进行(边解旋边复制)
母链（旧链）
子链（新链）
子代DNA:
组成
解旋酶的作用下
两条链配对的碱基间的氢键断裂，形成两条“模板链” ，即母链
③螺旋化得新DAN:
产生的子链与母链盘绕形成双螺旋结构，形成完全相同的2个DNA
DNA复制时，
随着DNA的不断解旋，新的子链也逐渐合成，即边解旋边复制。
P66
DNA复制
DNA复制：边解旋边复制
3'
5'
3'
5'
方向：5'→3'
母链
子链
P66
DNA的复制是一个酶促合成过程，同时需要能量！
子链序列互补
1．图中真核细胞DNA复制过程有几个起点？它们开始的时间相同吗？
2．合成两条子链的方向是相同的吗？
3．合成的两条子链的核苷酸序列(碱基顺序)相同吗？那新合成的两个DNA分子的碱基序列是否相同？
合成子链的方向相反，因为子链延伸方向固定都是5’→3’
多起点复制
有3个复制起点，各个起点开始的时间不同(最右边最早)。
DNA复制
两个DNA分子序列相同
DNA连接酶：连接DNA片段
P66
DNA复制
1．DNA分子的复制是非常精确的，其原因有哪些？
2． DNA复制的意义是什么？
(1) DNA分子独特的双螺旋结构提供精确的模板;
以复制的方式合成DNA，使得遗传信息在亲子代之间传递过程中保持不变。
P64
(2) 碱基互补配对原则保证复制准确无误
②
③
④
①
①________________
②________________
③________________
④________________
DNA母链
解旋酶
DNA聚合酶
子链
P65
DNA复制
场 所
时 间
条 件 模 板
原 料
能 量
酶
碱基互补配对 原则
特 点
细胞核、叶绿体、线粒体；拟核
细胞有丝分裂、减数分裂前的间期
DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸
需要
解旋酶、DNA聚合酶
①半保留复制、②边解旋边复制、
G-C C-G T-A A-T
DNA半保留复制的观察---来自染色体的证据
5-溴尿嘧啶脱氧核苷在结构上与胸腺嘧啶脱氧核苷类似，能够与腺嘌呤配对，掺入新合成的一条DNA链中。含有5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸链遇姬姆萨着色很浅（浅蓝色），与母链的着色（深蓝色）不同。
DNA分子（双链）
染色单体中的
DNA分子（双链）
含有5-溴尿嘧啶的脱氧核苷酸链（单链）
母链
S期
有丝分裂
S期
第一个细胞周期
第二个细胞周期
DNA半保留复制的观察---来自染色体的证据
5-溴尿嘧啶脱氧核苷在结构上与胸腺嘧啶脱氧核苷类似，能够与腺嘌呤配对，掺入新合成的一条DNA链中。含有5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸链遇姬姆萨着色很浅（浅蓝色），与母链的着色（深蓝色）不同。
S期
DNA分子（双链）
第一个细胞周期
有丝分裂
第二个细胞周期
有丝分裂
P66
小结-DNA半保留复制的过程
能量
解旋酶
氢键断裂
解开
母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
双螺旋
形成磷酸二酯键
课堂小结
★时间：
细胞分裂前的间期
★过程：
解旋
合成子链
模板：
亲代DNA的两条母链
原料：
原则：
条件：
游离的脱氧核苷酸
碱基互补配对原则
能量:
酶:
②边解旋边复制
①半保留复制
保持前后代遗传信息的连续性
盘旋为双螺旋
ATP
解旋酶、DNA聚合酶
★特点：
★意义：
亲代DNA
子代DNA
复制
DNA复制相关计算
假设将1个全部被15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基中培养n代
DNA数
2=21
4=22
8=23
2n
1、关于DNA分子数
(1)子代DNA分子总数： 个。
(2)含15N的DNA分子数： 个。
(3)含14N的DNA分子数： 个。
(4)只含15N的DNA分子数： 个。
(5)只含14N的DNA分子数： 个。
15N
14N
14N
15N
..................
15N
15N
亲代
n代
3代
2代
1代
2n
2
2n
0
(2n－2)
DNA复制相关计算
假设将1个全部被15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基中培养n代
DNA数
2=21
4=22
8=23
2n
15N
14N
14N
15N
..................
15N
15N
亲代
n代
3代
2代
1代
2、关于脱氧核苷酸链数
(1)第n代子代DNA分子中脱氧核苷酸链数： _________条。
(2)第n代子代含15N的脱氧核苷酸链数： _________条。
(3)第n代子代含14N的脱氧核苷酸链数： _____________条。
2n＋1
2
(2n＋1－2)
DNA复制相关计算
假设将1个全部被15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基中培养n代
DNA数
2=21
4=22
8=23
2n
15N
14N
14N
15N
..................
15N
15N
亲代
n代
3代
2代
1代
3关于消耗的脱氧核苷酸数
设亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则：
(1)经过n次复制，共需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 个。
(2)在第n次复制时，共需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 个。
m (2n－1)
m 2n－1
DNA复制相关计算
(1)分析被标记物质所占的比例时：
求的是DNA数还是脱氧核苷酸链数，
是“含”还是“只含”；
(2)在计算消耗脱氧核苷酸数时：
要明确是经过n次复制还是第n次复制。
DNA复制相关计算注意事项
牛刀小试
1、下列关于DNA复制过程的叙述，正确的是（ ）
A. DNA分子复制时先全部解旋，再进行复制
B. 解旋后以同一条链为模板合成两条新的子链
C. 在复制过程中需要的原料是4种脱氧核苷酸
D. 双链解开时需要解旋酶催化而不需要消耗能量
C
牛刀小试
2、下列有关链状DNA分子的结构和复制的相关叙述，正确的是（ ）
A. DNA双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性
B. DNA分子一条链中相邻两个碱基通过氢键相连接
C. DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
D. 复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
D
牛刀小试
3、将一个用15N标记双链的DNA分子，放在含14N的培养基中复制4次，则子代DNA中含15N的DNA占全部DNA的(　　)
A、1/4 B、1/6 C、1/8 D、1/9
C
牛刀小试
4、某DNA分子中含有1000个碱基对(被32P标记)，其中有胸腺嘧啶400个。若将该DNA分子放在只含被31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，其结果不可能是(　　)
A、含32P的DNA分子占1/2
B、含31P的DNA分子占1/2
C、共形成了4个子代DNA
D、共消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸1800个
B
牛刀小试
P62
[例5] 某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有a个，下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是(　　)
A、在第一次复制时，需要(m－a)个
B、在第二次复制时，需要2(m－a)个
C、在第n次复制时，需要2n－1(m－a)个
D、在n次复制过程中，总共需要2n (m－a)个
D
Thank you for listening！