DNA的復(fù)制課件【高效備課精研+知識精講提升】高一下學期生物人教版(2019)必修2

第三節(jié)

《DNA的復(fù)制》沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著遺傳物質(zhì)進行復(fù)制的一種可能的機制。”inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的？這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學研究具有什么特點？問題探討堿基互補配對原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準確的一一對應(yīng)關(guān)系，暗示DNA的復(fù)制可能需要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補配對合成互補鏈?？茖W研究需要大膽的想象，但得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)之上。

最早提出的DNA復(fù)制模型有一、對DNA復(fù)制的推測1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；復(fù)制一次復(fù)制一次哪個觀點是正確的？4、半保留復(fù)制的提出者：沃森和克里克復(fù)制一次5、

DNA復(fù)制方法--半保留復(fù)制內(nèi)容（P52）:

DNA分子復(fù)制時，（1）DNA分子的雙螺旋將解開，(2)互補的堿基之間的氫鍵斷裂，(3)解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。結(jié)果新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式被稱做半保留復(fù)制。提出問題要通過實驗“探究DNA復(fù)制是哪種方式？”關(guān)鍵思路是什么？關(guān)鍵思路：通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA?？床灰姷腄NA分子，如何觀察？DNA以什么方式復(fù)制？作出假設(shè)DNA以半保留方式復(fù)制（全保留）二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)：科學家：梅塞爾森（M.Meselson）和斯塔爾（F.Stahl）1、方法：同位素標記技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)

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原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；如何做區(qū)分親代和子代的DNA？科學家：梅塞爾森（M.Meselson）和斯塔爾（F.Stahl）二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)

3、實驗材料：大腸桿菌4、運用技術(shù)：同位素示蹤技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)5、實驗過程：（1）用15N標記的NH4CL培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，獲得15N/15N的DNA分子（2）將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)（3）在不同時刻(間隔大概為大腸桿菌增殖一代所需的時間）收集大腸桿菌并提取DNA（4）將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置6、實驗預(yù)期：如果DNA進行半保留復(fù)制，離心后應(yīng)該出現(xiàn)3條DNA帶：重帶、中帶、輕帶（2）中帶（密度居中，位置居中）：一條鏈為15N、另一條鏈為14N標記的子代DNA（15N/14N）（3）輕帶（密度最小，離試管底部最遠）：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA（14N/14N）5、實驗結(jié)果：對照重中輕重帶(下部)15N/15N中帶(中間)15N/14N輕帶(上部)14N/14N中帶(中間)15N/14N（1）重帶（密度最大，最靠近試管底部）：15N標記的親代雙鏈DNA（15N/15N）7、實驗結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進行的DNA半保留復(fù)制的實驗圖示：重帶(下部)15N/15N中帶(中間)15N/14N輕帶(上部)14N/14N中帶(中間)15N/14N1、概念：2、場所：3、時期：4、條件5、復(fù)制過程：6、復(fù)制特點7、準確復(fù)制原因8、復(fù)制的生物學意義：有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期模板：

原料：

能量：

酶：

DNA的兩條母鏈游離的脫氧核苷酸（A、G、C、T）

ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等

細胞核（主要）、線粒體、葉綠體三、DNA分子復(fù)制的過程（閱讀課本P55）是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程解旋——在能量驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋解開合成子鏈——DNA聚合酶以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈復(fù)旋——隨著解旋進行，子鏈不斷延伸，每條新子鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)過程解旋酶5’3’DNA聚合酶3’5’5’3’5’3’子鏈皆由5’向3’端進行延伸解旋酶使氫鍵斷開連接脫氧核苷酸單體形成磷酸二酯鍵斷開氫鍵的方式：解旋酶加熱等DNA聚合酶DNA聚合酶過程方向：5’向3’端1、概念：2、場所：3、時期：4、條件5、復(fù)制過程：6、復(fù)制特點7、準確復(fù)制原因8、復(fù)制的生物學意義：有絲分裂間期、減數(shù)分裂第一次分裂的間期模板：

原料：

能量：

酶：

DNA的兩條母鏈游離的脫氧核苷酸（A、G、C、T）

ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等

①DNA雙鏈提供精確的模板（1）邊解旋邊復(fù)制（2）半保留復(fù)制細胞核（主要）、線粒體、葉綠體解旋→合成互補子鏈→形成子代DNA②嚴格按照堿基互補配對原則三、DNA分子復(fù)制的過程（P54）DNA的復(fù)制就是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程DNA分子通過復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給子代，從而保證遺傳信息的穩(wěn)定性（3）多起點復(fù)制親代第一代第二代第三代15N15N類推第五代時在離心管中，上中下層的比例如何？15N15N14N14N14N14N14N14N四、與復(fù)制有關(guān)的堿基計算解析1、產(chǎn)生的DNA數(shù)：（1）復(fù)制n次，產(chǎn)生的DNA分子數(shù)為（2）無論復(fù)制多少次，含15N的的DNA分子始終是2、脫氧核苷酸鏈：（1）復(fù)制n次，產(chǎn)生的脫氧核苷酸鏈共（3）含14N的DNA分子

個，只含14N的有個（2）無論復(fù)制多少次，含15N的的鏈始終是條，含14N的鏈數(shù)是條3、消耗的脫氧核苷酸數(shù)：（1）若一親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個，則經(jīng)過n次復(fù)制消耗該游離的脫氧核苷酸為個（2）若進行第n次復(fù)制，則需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為

個。親代第一代第二代第三代15N15N類推第五代時在離心管中，上中下層的比例如何？15N15N14N14N14N14N14N14N四、與復(fù)制有關(guān)的堿基計算解析1、產(chǎn)生的DNA數(shù)：（1）復(fù)制n次，產(chǎn)生的DNA分子數(shù)為n（2）無論復(fù)制多少次，含15N的的DNA分子始終是2、脫氧核苷酸鏈：（1）復(fù)制n次，產(chǎn)生的脫氧核苷酸鏈共n+1（3）含14N的DNA分子

個，只含14N的有個nn（2）無論復(fù)制多少次，含15N的的鏈始終是條，含14N的鏈數(shù)是條n+13、消耗的脫氧核苷酸數(shù)：（1）若一親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個，則經(jīng)過n次復(fù)制消耗該游離的脫氧核苷酸為個n22個22-222

2-2(mX(2—1）（2）若進行第n次復(fù)制，則需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為

個。mX2n-1

具有100個堿基對的1個DNA分子片斷，內(nèi)含40個胸腺嘧啶，如果連續(xù)復(fù)制兩次，則需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為（）個。180

某DNA分子共含有含氮堿基1400個，其中一條鏈上A+T/C+G=2:5，問該DNA分子連續(xù)復(fù)制2次，共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是（）個。600圖中一、二、三表示DNA復(fù)制的過程①一表示______，這一過程中，DNA分子在

的作用下，兩條扭成螺旋的長鏈開始______。②二表示

。每條母鏈在一些____________的作用下，鏈上的堿基按照______________________與周圍環(huán)境中游離的__________________來配對.③三表示____________________________。解旋解旋酶以母鏈為模板進行堿基配對解開DNA聚合酶堿基互補配對原則脫氧核苷酸形成兩個新的DNA分子——練習——以下的幻燈片是練習集，請各位教師根據(jù)本班學生實際情況挑選練習題。練習★下列關(guān)于DNA復(fù)制的說法，其中不正確的（）A.DNA復(fù)制過程中需要酶的催化B.DNA復(fù)制過程中需要的能量直接由糖類提供C.DNA分子是邊解旋復(fù)制的D.DNA復(fù)制過程中兩條母鏈均可作模板★以DNA的一條鏈“－A－T－C－”為模板，經(jīng)復(fù)制后的子鏈是（）A.“－T－A－G－”B.“－U－A－G－”C.“－T－A－C－”D.“－T－U－G－”

在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N-DNA（對照）；在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N-DNA（親代）。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（I和II），用離心的方法分離得到的結(jié)果如下表所示，請分析：

對照親代III輕鏈14N-DNA全輕鏈

1/2輕鏈中鏈

全中鏈1/2中鏈重鏈15N-DNA

全重鏈

（1）由實驗結(jié)果可以推出第一代（I）細菌DNA分子中一條鏈是

，另一條鏈是

。（2）中鏈含有氮元素是

。（3）將第一代（I）轉(zhuǎn)移到含15N的培養(yǎng)基上繁殖一代，將所得到的細菌的DNA用同樣方法分離。那么得到的輕中重鏈情況是

。（4）上述實驗表明DNA分子復(fù)制的特點是

。

15N母鏈

14N新鏈

15N和14N

1/2中鏈1/2重鏈

半保留復(fù)制

2．DNA分子的半保留復(fù)制方式使[

]A．分子結(jié)構(gòu)具有相對穩(wěn)定性B．能精確進行自我復(fù)制，保證親代與子代之間的連續(xù)性C．能夠精確地指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成D．產(chǎn)生可遺傳變異的機會3．一個雙鏈DNA分子為第一代，經(jīng)過3次自我復(fù)制，在第四代DNA分子中，共有[

]條長鏈有[

]條第一代脫氧核苷酸的長鏈A．2B．4C．8D．16A

D

B

——課堂練習——4．下列關(guān)于DNA復(fù)制過程中，正確順序是（）

①互補堿基對間氫鍵斷裂②互補堿基對之間形成氫鍵③DNA分子在解旋酶作用下解旋④以母鏈為模板進行堿基互補配對⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)

A．③①②④⑤B．③④②⑤①C．③①④②⑤D．①③④②⑤C——課堂練習——5、DNA的復(fù)制不可能發(fā)生在（）

A、細胞核中B、葉綠體中C、線粒體中D、核糖體中D6、一條染色體含有一個雙鏈DNA分子，經(jīng)復(fù)制后，一條染色單體含有（）A、兩條雙鏈DNA分子B、一條雙鏈DNA分子C、一條單鏈DNA分子D、四條雙鏈DNA分子B——課堂練習——1、一個DNA分子中，有腺嘌呤1500個，腺嘌呤與鳥嘌呤之比為3：1，則這個DNA分子中脫氧核糖的分子數(shù)目為______個。2、甲DNA分子的一條鏈上A+C/G+T=0.8，乙DNA分子的一條鏈上A+T/G+C=1.25,那么甲、乙DNA分子中互補鏈上相應(yīng)的堿基比例分別是________和_________。課堂訓練：40001.251.253、某DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和為46%，該DNA一條鏈（a鏈）中腺嘌呤占28%，a鏈的互補鏈（b鏈）中腺嘌呤占該鏈全部堿基的百分比是_________。4、某DNA分子中含有30%的腺嘌呤，該DNA分子一條鏈上鳥嘌呤最多可占此鏈堿基總數(shù)的__________。26%40%7、含有32P或31P的磷酸，兩者化學性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA的組成，但32P比31P質(zhì)量大。現(xiàn)將某哺乳動物的體細胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移到含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第1、2次細胞分裂后，分別得到G1、G2代細胞。再從G0、G1、G2代細胞中提取出DNA，經(jīng)密度剃度離心后得到的結(jié)果如圖所示，由于DNA分子的質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若①、②、③分別代表輕型、中型、重型DNA分子的位置，請回答：⑴、G0、G1、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：G0

、G1

、G2

。

ABD⑵、G2代在①、②、③三條帶中DNA數(shù)的比例是

。⑶、圖中①、②兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：

，

。⑷、上述實驗結(jié)果證明了DNA的復(fù)制方式是

。0:1:131P31P和32P半保留復(fù)制3、將32P

標記的DNA分子放在31P的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，經(jīng)過3次復(fù)制，在所形成的子代DNA中，含32P

的DNA占總數(shù)是

A．1/16

B．l／8

C．1／4

D．1／24、某生物的雙鏈DNA分子共有含氮堿基77對，其中一條鏈上（A+T）：（C+G）＝2.5，問該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是

A．154個

B．165個

C．110個

D．220個小結(jié):設(shè)一條DNA分子中有胸腺嘧啶m個，則該DNA復(fù)制n次后，形成子代DNA分子需游離的胸腺嘧啶為T＝

。(2n-1)m7．用15N標記的一個DNA分子,放在含有14N的培養(yǎng)基中復(fù)制三次，則含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA單鏈的比例依次是A1