【省級(jí)公開(kāi)課】3.3DNA的復(fù)制課件2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

1、DNA的復(fù)制的復(fù)制 DNA 可以復(fù)制嗎可以復(fù)制嗎?實(shí)驗(yàn)中哪些信息支持這個(gè)結(jié)論實(shí)驗(yàn)中哪些信息支持這個(gè)結(jié)論? 加入的四種脫氧核苷三磷酸起何作用加入的四種脫氧核苷三磷酸起何作用? 大腸桿菌研磨液為大腸桿菌研磨液為DNA 復(fù)制提供了哪些物質(zhì)和條件復(fù)制提供了哪些物質(zhì)和條件? 如果不加入如果不加入“模板模板”DNA，新，新DNA 可以合成嗎可以合成嗎?KornbergKornberg實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： 把大腸桿菌磨碎，用其提取液加上把大腸桿菌磨碎，用其提取液加上4 種脫氧核種脫氧核苷三磷酸（放射性同位素標(biāo)記），再加入極微量的苷三磷酸（放射性同位素標(biāo)記），再加入極微量的“DNA模板模板” 和鎂離子，保溫和鎂離子，

2、保溫30min，發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)“放射性標(biāo)記放射性標(biāo)記”已進(jìn)入了已進(jìn)入了DNA部分，部分，說(shuō)明有新合成的說(shuō)明有新合成的DNA分子。提純這些分子。提純這些DNA分子并測(cè)定其堿基組成，分子并測(cè)定其堿基組成，發(fā)現(xiàn)它們同發(fā)現(xiàn)它們同 “模板模板DNA”組成驚人的相似。組成驚人的相似。19561956年，人類(lèi)首次試管中合成年，人類(lèi)首次試管中合成DNADNA一、對(duì)一、對(duì)DNADNA復(fù)制的推測(cè)復(fù)制的推測(cè)20 世紀(jì)中期，科學(xué)家提出關(guān)于世紀(jì)中期，科學(xué)家提出關(guān)于DNA復(fù)制的復(fù)制的3種可能模型：種可能模型：全保留復(fù)制：全保留復(fù)制：彌散復(fù)制：彌散復(fù)制：半保留復(fù)制：半保留復(fù)制：母母母母子子子子母母母母雜種鏈雜種鏈母母母母雜種鏈

3、雜種鏈母母母母母母子子子子母母DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA1.作出假設(shè)半保留復(fù)制全保留復(fù)制彌散復(fù)制2.演繹推理 DNA復(fù)制是一種半保留式的復(fù)制 。 每個(gè)子代DNA均由1條母鏈和1條子鏈組成。問(wèn)題1:如果DNA是半保留復(fù)制，復(fù)制后得到的 子一代DNA和子二代DNA的組成是怎樣的?（請(qǐng)同學(xué)們繪圖表示）問(wèn)題2:如果要在實(shí)驗(yàn)中直觀地區(qū)別、“標(biāo)識(shí)”母鏈或子鏈,可以采取什么辦法DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)Experimental Evidence for Semi-Retention Dupl

4、ication of DNA2.演繹推理親代DNA分子同位素示蹤（教材P53）問(wèn)題3:如果用同位素(放射性)進(jìn)行標(biāo)記,用什么元素? 可用C、H、O、N、P問(wèn)題4:如果親代DNA是15N的，放在14N的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？ DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA2.演繹推理15N / 14N-DNA15N / 15N-DNA14N / 14N-DNA15N / 14N-DNA15N14N親代 DNA子一代DNA子二代DNA15N15N14N15N1

5、4N15N14N14N14N14N14N15NDNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA2.演繹推理問(wèn)題問(wèn)題5: 要驗(yàn)證上述預(yù)測(cè)，就要分別觀察親代和子代的情況，但實(shí)驗(yàn)中，復(fù)制要驗(yàn)證上述預(yù)測(cè)，就要分別觀察親代和子代的情況，但實(shí)驗(yàn)中，復(fù)制后的后的DNA分子混合在一起的，不易分離。怎么解決這個(gè)問(wèn)題？分子混合在一起的，不易分離。怎么解決這個(gè)問(wèn)題？ 密度梯度離心密度梯度離心DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication

6、of DNA3.驗(yàn)證假設(shè)第一代第一代第二代第二代第三代第三代DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)Experimental Evidence for Semi-Retention Duplication of DNA4.得出結(jié)論15N/15N-DNA重帶重帶15N/14N-DNA中帶中帶15N/14N-DNA14N/14N-DNA輕帶輕帶中帶中帶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)制解旋酶解旋酶催化催化解旋：解旋：模板模板（在（在DNA聚合酶聚合酶的催化下，利用的催化下，利用游離游離的脫氧核苷酸進(jìn)行的脫氧核苷酸進(jìn)行）合成子鏈合成子鏈:以母鏈為模板按照堿以母鏈為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成基互補(bǔ)

7、配對(duì)原則合成子鏈子鏈母鏈（舊鏈）母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）子鏈（新鏈）盤(pán)旋形成子代盤(pán)旋形成子代DNA:同時(shí)進(jìn)行同時(shí)進(jìn)行組成組成1、定義、定義： 以親代以親代DNA為模板合成子代為模板合成子代DNA的過(guò)程的過(guò)程2、時(shí)間、時(shí)間： 有絲分裂有絲分裂前的前的間期、減數(shù)分裂前的間期間期、減數(shù)分裂前的間期3、場(chǎng)所：、場(chǎng)所： 真核生物：真核生物：細(xì)胞核（主要）細(xì)胞核（主要）、葉綠體、線(xiàn)粒體、葉綠體、線(xiàn)粒體原核生物：細(xì)胞質(zhì)原核生物：細(xì)胞質(zhì)模板：模板： 親代親代DNA分子的兩條鏈分子的兩條鏈4、條件：、條件：原料：原料： 游離的游離的4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸（A、G、C、T） 能量：能量： 酶：酶： ATP （

8、呼吸作用提供）（呼吸作用提供）解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶等聚合酶等二、二、DNADNA復(fù)制的過(guò)程復(fù)制的過(guò)程5、DNA復(fù)制的過(guò)程復(fù)制的過(guò)程 解旋：合成子鏈：合成子鏈：形成子代形成子代DNA：利用利用 提供的能量（提供的能量（ATP），在），在 的的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)。作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)。以解開(kāi)的每一段母鏈為以解開(kāi)的每一段母鏈為 ，以，以_ 為原料，遵循為原料，遵循_ 原則，在有關(guān)原則，在有關(guān) 的作用下，的作用下，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的 盤(pán)旋成雙螺盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，形成旋結(jié)構(gòu)，形成 個(gè)與親代個(gè)與親代_ 的的DNA。細(xì)胞

9、細(xì)胞解旋酶解旋酶模板模板互相配對(duì)互相配對(duì)酶酶離的脫氧核苷酸離的脫氧核苷酸母鏈母鏈兩兩相同相同四種游四種游堿基堿基完全完全6、DNA復(fù)制的特點(diǎn)、原則復(fù)制的特點(diǎn)、原則邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制半保留復(fù)制原則：原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則特點(diǎn)：特點(diǎn)：DNA復(fù)制的過(guò)程The process of DNA replication+二條母鏈的堿基順序是否相同？二條子鏈的堿基順序是否相同？新合成的二個(gè)DNA堿基順序是否相同？不同，互補(bǔ)相同不同，互補(bǔ)7、結(jié)果結(jié)果:形成兩個(gè)完全相同完全相同的DNA分子。8準(zhǔn)確復(fù)制的原因準(zhǔn)確復(fù)制的原因 (1)DNA分子獨(dú)特的雙_結(jié)構(gòu)提供了精確的模板。 (2)通過(guò)

10、_保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。9意義意義 將_從親代傳給子代，保持了_的連續(xù)性。DNA復(fù)制的過(guò)程The process of DNA replication堿基互補(bǔ)配對(duì)遺傳信息遺傳信息螺旋親代親代子一代子一代子二代子二代子三代子三代14N一個(gè)親代DNA分子經(jīng)復(fù)制n 次后15N15NDNA復(fù)制過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算親代親代DNA分子經(jīng)分子經(jīng) n 次復(fù)制后，則次復(fù)制后，則（1）DNA分子數(shù)分子數(shù)子代子代DNA分子數(shù)：分子數(shù)：含含15N的的DNA分子數(shù)：分子數(shù)：2n個(gè)個(gè)2個(gè)個(gè)2n-2個(gè)個(gè)三、DNA復(fù)制過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算只含只含15N的的DNA分子數(shù)：分子數(shù)：0個(gè)個(gè)含含14N的的DNA分子數(shù)是分子數(shù)是：2n個(gè)個(gè)只含

11、只含14N的的DNA分子數(shù)是分子數(shù)是：既含有既含有14N又含又含15N的雜種的雜種DNA分子數(shù)是分子數(shù)是2個(gè)個(gè)（2）脫氧核苷酸鏈數(shù)）脫氧核苷酸鏈數(shù)子代子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)：親代脫氧核苷酸鏈數(shù)：親代脫氧核苷酸鏈數(shù)：新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)：新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)： 2n+1條條2條條2n+1-2條條（3）消耗的脫氧核苷酸數(shù)）消耗的脫氧核苷酸數(shù)若一親代若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，個(gè)，則經(jīng)過(guò)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：次復(fù)制后需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：m(2n-1)第第n次復(fù)制時(shí)所需游離的該脫氧核苷酸數(shù)為：次復(fù)制時(shí)所

12、需游離的該脫氧核苷酸數(shù)為： 。m22n-1 n-1 1.一個(gè)有一個(gè)有15 N標(biāo)記的標(biāo)記的DNA分子放在沒(méi)有標(biāo)記的環(huán)境中分子放在沒(méi)有標(biāo)記的環(huán)境中培養(yǎng)培養(yǎng),復(fù)制復(fù)制5次后標(biāo)記的次后標(biāo)記的DNA分子占分子占DNA分子總數(shù)的分子總數(shù)的（ ）A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/322.1個(gè)個(gè)DNA分子經(jīng)過(guò)分子經(jīng)過(guò)4次復(fù)制次復(fù)制,形成形成16個(gè)個(gè)DNA分子分子,其中不其中不含親代母鏈的含親代母鏈的DNA分子為（分子為（ ）A.2個(gè)個(gè) B.8個(gè)個(gè) C.14個(gè)個(gè) D.32個(gè)個(gè)C C 練習(xí)練習(xí)3.一個(gè)被放射性元素標(biāo)記雙鏈一個(gè)被放射性元素標(biāo)記雙鏈DNA的噬菌體侵染細(xì)的噬菌體侵染細(xì)菌菌,若此細(xì)菌破裂后釋

13、放出若此細(xì)菌破裂后釋放出n個(gè)噬菌體個(gè)噬菌體,則其中具有放則其中具有放射性元素的噬菌體占總數(shù)的（射性元素的噬菌體占總數(shù)的（ ）A.1/n B.1/2n C.2/n D.1/2C 4.假設(shè)將含有一對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞的假設(shè)將含有一對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞的DNA分分子用子用15N標(biāo)記，并供給標(biāo)記，并供給14N為原料，該細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)為原料，該細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生的分裂產(chǎn)生的4個(gè)精子中，含個(gè)精子中，含15N標(biāo)記的標(biāo)記的DNA的精子的精子所占比例為（所占比例為（ ）A.100% B.50% C.25% D.0A 隨堂練習(xí)In-class practice方法便箋方法便箋ACTTGACGATGAACTGC

14、T復(fù)制染色體數(shù)目不變 DNA數(shù)目加倍 復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)子代復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子位于分子位于一條染色體一條染色體的兩條姐妹染色單體上的兩條姐妹染色單體上，由，由著絲點(diǎn)著絲點(diǎn)連在一起，在連在一起，在有絲分有絲分裂后期裂后期或或減數(shù)第二次分裂后減數(shù)第二次分裂后期期著絲點(diǎn)分裂時(shí)分開(kāi)，分別著絲點(diǎn)分裂時(shí)分開(kāi)，分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中。進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中。ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCT隨堂練習(xí)In-class practice方法便箋方法便箋5用用15N標(biāo)記含有標(biāo)記含有100個(gè)堿基對(duì)的個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，其中有胞嘧啶分子，其中有胞嘧啶60個(gè)，該個(gè)，該DNA分子在含

15、分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次。其結(jié)次。其結(jié)果不可能的是果不可能的是（ ） A含有含有15N的的DNA分子占分子占1/8 B含有含有14N的的DNA分子占分子占7/8 C消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600個(gè)個(gè) D產(chǎn)生了產(chǎn)生了16個(gè)個(gè)DNA分子分子隨堂練習(xí)In-class practice方法便箋方法便箋 有一對(duì)染色體的細(xì)胞，DNA被15N標(biāo)記，于14N的條件下分裂，問(wèn)連續(xù)分裂兩次，所得子細(xì)胞具有放射性的數(shù)量為_(kāi)個(gè)ACTTGACGATGAACTGCT復(fù)制染色體數(shù)目不變 DNA數(shù)目加倍ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCT隨堂練習(xí)In-class practice方法便箋方法便箋隨堂練習(xí)In-class practice例2、用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是( )A.中期20和20、后期40和20B.中期2