【課件】3.3DNA的復(fù)制課件-高一下學(xué)期生物人教版2019必修2

1、DNA的復(fù)制第3節(jié)第三章 基因的本質(zhì)1、怎么證明DNA是半保留復(fù)制的？2、DNA的復(fù)制過(guò)程是怎樣的？3、DNA的半保留復(fù)制對(duì)遺傳信息的穩(wěn)定傳遞有什么意義？本節(jié)聚焦生物親子代之間是通過(guò)遺傳物質(zhì)傳遞遺傳信息的，那么親代的遺傳物質(zhì)生物親子代之間是通過(guò)遺傳物質(zhì)傳遞遺傳信息的，那么親代的遺傳物質(zhì)如何如何“多出一份多出一份”來(lái)傳遞給子代？來(lái)傳遞給子代？問(wèn)題探討沃森和克里克在發(fā)表沃森和克里克在發(fā)表DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著作短文的結(jié)尾處寫(xiě)道：那篇著作短文的結(jié)尾處寫(xiě)道：“值得注意值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對(duì)方的是，我們提出的這種堿基特異性配對(duì)方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能

2、式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制的機(jī)制” ” in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments. It has not escaped our notice that the spec

3、ific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material. Full details of the structure, including the con-ditions assumed in building it , together with a set of co-ordinates for the atoms, will be published elsewhere.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？暗示暗示DN

4、ADNA的復(fù)制可能要先解開(kāi)的復(fù)制可能要先解開(kāi)DNADNA雙螺旋的兩條鏈雙螺旋的兩條鏈，通過(guò)，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈科學(xué)方法：假說(shuō)-演繹法作出假說(shuō)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論提出問(wèn)題1 1、DNADNA的是如何復(fù)制的的是如何復(fù)制的? ?2 2、推測(cè)可能的復(fù)制、推測(cè)可能的復(fù)制方式方式3 3、根據(jù)復(fù)制模式，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)、根據(jù)復(fù)制模式，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果4 4、實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、驗(yàn)證假說(shuō)、實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、驗(yàn)證假說(shuō)一、DNA復(fù)制的推測(cè)（作出假說(shuō)）半保留復(fù)制全保留復(fù)制新復(fù)制新復(fù)制出的出的分子直接分子直接形成，形成，完全沒(méi)完全沒(méi)有舊的有舊的部分部分形成的形成的分子一半分子一半是新是新的，一半是

5、舊的的，一半是舊的二、DNA復(fù)制模式的演繹推理半保留復(fù)制全保留復(fù)制子一代子一代子二代子二代親親 代代首要任務(wù)：如何區(qū)分親代和子代的DNA？二、DNA復(fù)制模式的演繹推理 思考 如何在實(shí)驗(yàn)中直觀區(qū)分母鏈和子鏈？同位素示蹤技術(shù)15N 資料：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，這兩種同位素的 相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大； 形成的不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？密度梯度離心利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同N元素的DNA；二、DNA復(fù)制模式的演繹推理1.實(shí)驗(yàn)者：2.實(shí)驗(yàn)材料：3.實(shí)驗(yàn)方法 ：美國(guó)生物學(xué)家美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森梅塞爾森和和斯塔爾斯塔爾大腸桿菌（繁殖快，

6、大腸桿菌（繁殖快，20min20min一代）一代）同位素標(biāo)記技術(shù)同位素標(biāo)記技術(shù)4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程 ： 讓大腸桿菌在含讓大腸桿菌在含1515N NH H4 4ClCl的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代二、DNA復(fù)制模式的演繹推理細(xì)胞分裂一次細(xì)胞分裂一次1515N N/ /1414N-DNAN-DNA提取提取DNADNA離心離心1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N N/ /1414N-DNAN-DNA轉(zhuǎn)移到含轉(zhuǎn)移到含1414N NH H4 4CICI中中密度密度低低高高提取提取DNADNA離心離心提取提取DNADNA離心離心第一代

7、第一代第二代第二代1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1515N N/ /1414N-DNAN-DNA1414N N1414N N1414N N如果如果DNADNA復(fù)制復(fù)制為為半保留復(fù)制半保留復(fù)制第一代會(huì)出現(xiàn)第一代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是的結(jié)果是第二代會(huì)出現(xiàn)第二代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是的結(jié)果是1515N N/ /1414N-DNAN-DNA1515N N/ /1414N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA二、DNA復(fù)制模式的演繹推理細(xì)胞分裂一次細(xì)胞分裂一次提取提取DNADNA離心離心1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1414N/N/1414N-DNAN-D

8、NA1515N N/ /1515N N-DNA-DNA轉(zhuǎn)移到含轉(zhuǎn)移到含1414NHNH4 4CICI中中密度密度低低高高提取提取DNADNA離心離心提取提取DNADNA離心離心第一代第一代第二代第二代1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1414N N1414N N1414N N1414N/N/1414N-DNAN-DNA如果如果DNADNA復(fù)制復(fù)制為為全全保留復(fù)制保留復(fù)制第一代會(huì)出現(xiàn)第一代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是的結(jié)果是第二代會(huì)出現(xiàn)第二代會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果是的結(jié)果是1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N N/ /1515N N-DNA-DNA1515N/N/1515N N-DNA

9、-DNA1515N/N/1515N N-DNA-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA三、DNA復(fù)制模式的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)(1)立即取出，提取DNA離心全部重帶(2)繁殖一代后取出，提取DNA離心全部中帶(3)繁殖兩代后取出，提取DNA離心1/2輕帶、1/2中帶實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制的復(fù)制方式為半保留復(fù)制思考分子總數(shù)_只含15N的分子_含15N 14N的分子_只含14N的分子_含14N的分子_脫氧核苷酸鏈總數(shù)_含15N的鏈為_(kāi)含14N的鏈為_(kāi)2n022n-22n+122n+1-22n已知一條全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子（親代），轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)n

10、代,其結(jié)果如下，回答下列問(wèn)題DNA復(fù)制的過(guò)程有絲分裂有絲分裂的間期和的間期和減數(shù)第一次分裂前減數(shù)第一次分裂前的的間期間期,隨著隨著染色體的復(fù)制而染色體的復(fù)制而完成完成2、時(shí)間：、時(shí)間：3、場(chǎng)所、場(chǎng)所:真核生物：真核生物：1、概念：、概念： 指以親代指以親代DNA的兩條鏈為模板合成子代的兩條鏈為模板合成子代DNA的過(guò)程。的過(guò)程。原核生物：原核生物：細(xì)胞核（主要）細(xì)胞核（主要）擬核、細(xì)胞質(zhì)（質(zhì)粒）擬核、細(xì)胞質(zhì)（質(zhì)粒）病毒：病毒：宿主細(xì)胞內(nèi)宿主細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的過(guò)程思考：思考：1.1.DNA復(fù)制需要哪些基本條件？復(fù)制需要哪些基本條件？2.2.復(fù)制過(guò)程有何主要特點(diǎn)？復(fù)制過(guò)程有何主要特點(diǎn)？3.復(fù)制形成的

11、子代復(fù)制形成的子代DNA和親代和親代DNA有有何關(guān)系？何關(guān)系？DNA復(fù)制的過(guò)程解旋：解旋：在在ATP的的驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)下，解旋酶解旋酶將將DNA雙螺旋的兩條鏈解開(kāi)。雙螺旋的兩條鏈解開(kāi)。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA35CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ATP解旋酶解旋酶DNA復(fù)制的過(guò)程合成子鏈：以合成子鏈：以每一條母鏈每一條母鏈為模板，以游離的將為模板，以游離的將4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸為原料，按為原料，按照照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互

12、補(bǔ)配對(duì)原則，在，在DNA聚合酶聚合酶的作用下合成與母鏈互補(bǔ)的的作用下合成與母鏈互補(bǔ)的1條子鏈條子鏈CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵形成氫鍵DNA復(fù)制的過(guò)程合成子鏈：以合成子鏈：以每一條母鏈每一條母鏈為模板，以游離的將為模板，以游離的將4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸為原料，按為原料，按照照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在，在DNA聚合酶聚合酶的作用下合成與母鏈互補(bǔ)的的作用下合成與母鏈互補(bǔ)的1條子鏈條子鏈CCGTAGTATACGGCTAGC

13、CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶聚合酶53TATGCATGATCGAGCTT53ATPATP合成合成方向方向： 子鏈的子鏈的5端端 3端端形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵DNA復(fù)制的過(guò)程（3）復(fù)旋：）復(fù)旋：每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA35ACGCAAGCTAGTCATTATA

14、TGCATGATCGAGCTT53TAGCCGTATAGCCGATAT35TTACGCGTATATATA53DNA復(fù)制的過(guò)程（3）復(fù)旋：）復(fù)旋：每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT53TAGCCGTATAGCCGATAT35TTACGCGTATATATA53解旋解旋在能量驅(qū)動(dòng)下，在能量驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將解旋酶將DNADNA雙螺旋解開(kāi)雙螺旋解開(kāi)合成子鏈合成子鏈DNADNA

15、聚合酶聚合酶以解開(kāi)的每一條母鏈為模以解開(kāi)的每一條母鏈為模板，以游離的板，以游離的4 4種脫氧核種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈母鏈互補(bǔ)的一條子鏈復(fù)旋復(fù)旋隨著解旋進(jìn)行，子鏈不斷延伸，每條隨著解旋進(jìn)行，子鏈不斷延伸，每條新子鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)新子鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA復(fù)制的過(guò)程DNA復(fù)制的過(guò)程5、條件條件:6、原則、原則:7、特點(diǎn)、特點(diǎn):能量能量親代親代DNA的兩條鏈的兩條鏈4種游離的脫氧核苷酸種游離的脫氧核苷酸解旋酶，解旋酶，DNA聚合酶等聚合酶等ATP邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制 (

16、從過(guò)程上看從過(guò)程上看)半保留復(fù)制半保留復(fù)制 (從結(jié)果上看從結(jié)果上看) 模板模板原料原料酶酶 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則加快復(fù)制速度，減少加快復(fù)制速度，減少DNA突變可能突變可能保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行從子鏈的從子鏈的5 端向端向 3 端延伸端延伸8、方向、方向:DNA復(fù)制的過(guò)程10、意義、意義: DNA通過(guò)復(fù)制，將遺傳通過(guò)復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。保持了遺傳信息的連續(xù)性。9、DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因準(zhǔn)確復(fù)制的原因DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供精確的模板。具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供精確的模板。堿基具

17、有互補(bǔ)配對(duì)的能力，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算親代親代DNADNA分子分子復(fù)制復(fù)制1 1次次復(fù)制復(fù)制2 2次次復(fù)制復(fù)制3 3次次22223復(fù)制復(fù)制n n次次2n無(wú)論無(wú)論DNA復(fù)制多少次，含有母鏈的復(fù)制多少次，含有母鏈的DNA分子永遠(yuǎn)只有兩條分子永遠(yuǎn)只有兩條DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算1.親代DNA分子經(jīng) n 次復(fù)制后，則子代DNA分子數(shù)：含15N的DNA分子數(shù)：不含15N的DNA分子數(shù)：2n個(gè)2個(gè)2n-2個(gè)例：一個(gè)DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌，在只含14N的培養(yǎng)液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有_個(gè)，不含15N的DNA分子

18、有_個(gè)，含有14N的DNA分子有_個(gè)，不含14N的DNA分子有_個(gè)，只含有14N的DNA分子有_個(gè)。2680615N和14N的條數(shù)分別是： 2條2（2n-1）條DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算2.脫氧核苷酸鏈數(shù)：子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：親代脫氧核苷酸鏈數(shù)：新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)： 2n+122n+1-2DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算3.消耗的脫氧核苷酸數(shù)（1）若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則經(jīng)過(guò)n次復(fù)制后需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為： m（ 2n-1）C：400個(gè)C：400個(gè)C：400個(gè)400個(gè)400個(gè)400個(gè)400個(gè)親代中c：400個(gè)F1：2個(gè)400個(gè)F2：22個(gè)400個(gè)F3：23個(gè)400個(gè)（2）在第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該種脫氧核苷酸數(shù)為： m 2n-1Fn：2n個(gè)個(gè)400個(gè)個(gè)即時(shí)訓(xùn)練1.一個(gè)有m個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，其中含有腺嘌呤脫氧核苷酸a個(gè)。求： 1）復(fù)制n次，需要多少鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸； 2）第n次復(fù)制，需要多少鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸。解： 1） A=T=a G=C=(2m-2a)/2=m-a (2