3.3 DNA的复制 课件（32张ppt）【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高一生物必修二

人教版高中生物必修二
第三章 第3节
DNA的复制
本节课聚集：
1.DNA半保留复制的推测
2.DNA分子复制的过程
生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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”
《核酸的分子结构》论文节选
讨论
1、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
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？
碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链；
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实验证据之上；
温故知新
①DNA分子的基本单位是（脱氧核苷酸 ）；
②DNA分子具有特殊的空间结构，也就是具有规则的（双螺旋 ）结构；
③碱基互补配对原则：A与（ T ），G与（ C ）；两条链上的碱基通过（氢键 ）连接。
C
T
A
G
5’
3’
T
G
A
C
5’
3’
=
=
=
T
DNA的基本单位及结构

DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋_____，互补的碱基之间的氢键_____，________________分别作为复制的模板，游离的____________根据_________ ___原则，通过形成_____，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来的DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称__________
碱基互补配对
断裂
解开的两条单链
脱氧核苷酸
氢键
半保留复制
解开
沃森和克里克紧接着发表第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说：
一、对DNA复制的推测
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________的
新合成
有人持不同的观点，提出了全保留复制的假说：
②全保留复制
①半保留复制
一、对DNA复制的推测
对DNA复制的推测
DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，即1DNA→2DNA。
全保留复制
半保留复制
一、对DNA复制的推测
思考
1、这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？
需要通过实验验证
2、如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？
把复制出的子代DNA链和原来的链区别开，观察它在新DNA中出现的情况。

首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？
二、DNA半保留复制的实验证据
思考
如何在实验中直观区分母链和子链？
同位素示踪技术
大肠杆菌 同位素(15N)示踪
资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的 相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；
形成的不同密度的DNA分子应如何区分？
密度梯度离心
利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA；
1.实验者：
2.实验材料：
3.实验方法 ：
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
同位素标记技术
二、DNA半保留复制的实验证据
4.实验过程 ：
让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
细胞分裂一次
15N/14N-DNA
提取DNA离心
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
转移到含14NH4CI中
密度
低
高
提取DNA离心
提取DNA离心
第一代
第二代
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N
14N
14N
如果DNA复制为半保留复制
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
4.实验过程 ：半保留复制
细胞分裂一次
提取DNA离心
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
转移到含14NH4CI中
密度
低
高
提取DNA离心
提取DNA离心
第一代
第二代
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
14N/14N-DNA
如果DNA复制为全保留复制
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
4.实验过程 ：全保留复制
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
二、DNA半保留复制的实验证据
5.实验结果：
(1)立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
(2)繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
(3)繁殖两代后取出，提取DNA→离心→ 轻带、 中带。

亲 代
第一代
第二代
第三代
二、DNA半保留复制的实验证据
6.实验结论：
DNA的复制是以半保留的方式进行的
作出假说
演绎推理
实施实验，统计结果
根据假说演绎推理两种复制模型得到的子代DNA的结果
实验验证
观察DNA的结构，DNA是如何复制的?
提出问题
半保留复制
全保留复制
假说——演绎法
得出结论
DNA是半保留复制的
二、DNA半保留复制的实验证据
7.DNA复制方式的探究历程
【思考】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
分子总数________
只含15N的分子___________
含15N 14N的分子__________
只含14N的分子___________
含14N的分子___________
脱氧核苷酸链总数________
含15N的链为_____________
含14N的链为_____________
2n
0
2
2n-2
2n+1
2
2n+1-2
2n
三.DNA复制的过程
1.概念
2.时间
3.场所
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
有丝分裂间期和减数第一次分裂前间期
细胞核(主要）、线粒体、叶绿体、拟核
半保留复制
4.方式
5.过程
解旋
以母链为模板进行碱基配对
形成两个新的DNA分子
（新合成的DNA分子中，都保留了原DNA的一条链）
能量、
解旋酶
碱基互补配对原则
①解旋
②合成子链
③子代DNA
模板
模板
母链
子链
解旋酶
DNA聚合酶
DNA聚合酶、
游离的脱氧核苷酸
三.DNA复制的过程
三.DNA复制的过程
三.DNA复制的过程
①解旋:
利用细胞提供的能量（ATP），在 　 的作用下，互补的碱基之间的氢键断裂，两条螺旋的双链解开
解旋酶
②合成子链：
以解开的每一段母链为　　 ，在___________等酶的作用下，以
　　 为原料，遵循　　
原则，合成与母链互补的子链。
模板
4种游离的脱氧核苷酸
碱基互补配对
DNA聚合酶
三.DNA复制的过程
③形成子代DNA：
每条子链与其对应的　 盘旋成 。形成两个完全相同的DNA分子。
模板链
双螺旋结构
三.DNA复制的过程
7.复制方向
8.条件
新链的延伸方向只能是5’-端到3’-端
①模板：
②原料：
③能量：
④酶：
解开的每一条母链
游离的4种脱氧核苷酸
细胞提供的能量（ATP、d-NTP）
解旋酶（打开氢键）
DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）
6.复制特点
①边解旋边复制
②多起点复制
③DNA复制时两条子链的延伸方向反向
三.DNA复制的过程
10.DNA准确复制的原因
11.意义
①DNA独特的双螺旋结构提供精确的模板;
②通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。
DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持了遗传信息的连续性。
9.结果
一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子；
（两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中）
时间
场所
模板
模板去向
原料
能量
酶
产物
特点
有丝分裂间期或减数第一次分裂间期
主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中
DNA分子两条链（称为母链）
分别进入两个DNA分子中
四种游离的脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶
子代DNA分子(与亲代一模一样)
边解旋边复制、半保留复制
三.DNA复制的过程（注意要点）
四、DNA复制的相关计算
1.计算产生子代DNA数
2---4---8-----2N N为复制的次数
2.子代DNA分子中含有原来最初亲代DNA链的DNA分子数,以及它占总DNA分子数量的比例。
2个
=1/2N-1
3.最初亲代的链占全部子代DNA总链数的比例
1
2N
四、DNA复制的相关计算
4.DNA复制所需原料的计算
公式：
复制n次
第n次复制
(2n-1)x碱基数
2n-1 x 碱基数
【例题】一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中有400个腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境中胞嘧啶脱氧核苷酸 。
1800
【例题1】有100个碱基对的某DNA分子片段，内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是多少？(　　)
A．40n－1 B．40n C．40×2n－1 D．40×(2n－1)
C
适用公式：
若该DNA分子中某碱基有m个则第n次复制，需要游离的该碱基m× 2n-1个。
四、DNA复制的相关计算
4.DNA复制所需原料的计算
【例题2】某DNA分子有碱基200对，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60%，则该DNA分子连续复制两次所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为（ ）
A．80 B．160 C．240 D．320
适用公式：
若该DNA分子中某碱基有m个则复制n次，共需要游离的该碱基m× （2n-1）个。
C
四、DNA复制的相关计算
4.DNA复制所需原料的计算
一个DNA分子经n次复制后
①DNA分子总数为 个
②脱氧核苷酸链数为 条
③母链始终为 ，占总数的比例为 。
④含母链的DNA分子数为 ，占总数的比例为 。 ⑤一个DNA分子中含某碱基m个，DNA复制n次，则需游离的该碱基个数为 。
四、DNA复制的相关计算
2条
2个
2n
2n+1
1/2n-1
1/2n
m(2n-1)
【例1】DNA分子的半保留复制方式使　 [　 ]
A．分子结构具有相对稳定性
B．能精确进行自我复制，保证亲代与子代之间的连续性
C．能够精确地指导蛋白质合成
D．产生可遗传变异的机会
B
五、随堂测验
【例2】构成DNA的五碳糖是( )
A.核糖 B.脱氧核糖? C.葡萄糖? D.麦芽糖
B
五、随堂测验
【例3】某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（是第几代）
A．三次（第四代） B．四次（第五代）
C．五次（第六代） D．六次（第七代）
B
感谢聆听