3-3 DNA的复制课件 高一下学期 生物人教版必修2

A 5'
A
3'
5'
T
5'
3'
A
T
A T
C TA A TT GG C A ATT G A T C G A G C T T 5'
A
T
A ACC
C G G
T TAA C
T
A
G
C
T
C
G
A
A
DNA复制的过程
（6）DNA复制的特点：
半保留复制——准确 边解旋边复制
①模板：特定碱基序列 ②酶：识别，专一催化 ③原则：碱基互补配对
⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构
A.①③④②⑤
B.①④②⑤③
C.①③⑤④②
√D.③①④②⑤
练习
4.(2022·吉林高一期中)女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制 速度约为4 μm/min，但复制过程仅需40 min左右即可完成。这是因为DNA分子 A.边解旋边复制
√B.复制起点多，分段进行复制
第三章 基因的本质
第三节 DNA的复制
问题探讨
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” 讨论
1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可 能是碱怎基样互的补？配对原则是指DNA两条链的碱
C.以半保留方式复制 D.一个复制点双向复制，使子链迅速延伸
解析 由题意可知，长为36 mm的DNA分子进行复制，如果只从一个位点开始，需 要的时间是36 000/4＝9 000 (min)，而实际仅需40 min就可完成，由此可推测该DNA 分子复制时有多个起点，即多个起点同时分段进行复制，B正确。
证明
DNA复制
过程
基本条件
特点
解旋
酶
能模原 量板料
参与
边 解
旋
合成子链
解 DNA 旋聚
参与 酶 合
DNA 四 的种 两脱
边 复 制
酶 条氧
重新螺旋
链核 苷
酸
练习
5.下列关于DNA复制过程的正确顺序是
①互补碱基对之间氢键断裂
②互补碱基对之间形成氢键
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对
A．1/2 √B．1/4 C．1/6 D．1/8
DNA复制的过程中有关计算
将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分
子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，
DNA双链
（1）1次复制需要该游离的脱氧核苷酸多少个？
条子链。
3'
CT GA
AG TC
C G
GA
CC T G
形成氢键
T A TGCA TGA T CGAGC T T
G
T
A TACGT AC TAGC TCGAA
A
T A
C T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' ATACGTACTAGCTCGAA
DNA复制的过程
③合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱
科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁
标记大肠杆菌 殖若干代，这时，大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的。
转移培养 将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中。
提取DNA、离心 在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，
再将提取的DNA进行离心。
观察记录DNA的位置
记录离心后试管中DNA的位置。
标记亲代DNA的两条链，然后观察 它们在子代DNA中如何分布？
DNA半保留复制的实验证据
科学家：1958年，美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和 斯 塔尔（F.Stahl）
实验材料：大肠杆菌 （优势:繁殖快，20min一代）
科研方法：假说-演绎法
科学方法：同位素标记法、 密度梯度离心法
梅塞尔森
从子链的5' 端 向 3' 端延伸
DNA复制的过程
（8）DNA复制的结果：
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
（9）DNA复制的意义：
使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的 连续性，使本物种保持相对稳定和延续。
（10）DNA准确复制的原因：
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 ②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。
DNA复制的过程
（1）概念： DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
（2）场所： 主要是在细胞核(次要在线粒体、叶绿体)
原核细胞：主要在拟核，质粒
（3）时间： 细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期
（4）条件：
模板 原料
酶 能量
亲代DNA分子中的两条母链 以细胞中游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 ATP等
实验总结 提出问题 DNA是如何复制的?
假说—演 绎法的过
程
作出假说 可能是半保留复制或全保留复制。
演绎推理 根据各假说的特点推理、探究复制后得到子代 DNA的可能情况，预测实验结果
实验验证 与半保留复制的预期相符合。
得出结论 DNA分子复制的方式是半保留复制。
DNA复制的过程
1.DNA复制的概念是什么?时间？场所？ 2.DNA复制过程怎么进行? 3.DNA复制过程需要哪些条件? 4.DNA复制过程有何特点? 5.DNA复制有何生物学意义?
2.其他观点 全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 分散复制：DNA复制是随机的。
（1）半保留复制 （2）全保留复制
（3）分散复制
DNA半保留复制的实验证据 如何验证DNA复制是半保留复制还是全保留复制呢？关键思路是什么？
就需要通过实验区分亲代和子代的DNA
方法同位素标记法
双向复制 真核生物有多个复制起点
高效
DNA复制的过程
DNA复制的起点和方向 (1)原核生物：单起点双向复制。
DNA复制的过程
(2)真核生物：多起点双向复制。
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方 式提高了DNA复制的效率。
DNA复制的过程 （7）DNA复制的方向：
5'
3'
T
脱氧 P
核糖
脱氧 A
P 脱氧
T
核糖脱氧 A
P 核糖
核糖 P
脱氧 P A 核糖
P 脱氧 脱氧 T A 核糖脱氧 T
P 核糖
核糖 P
脱氧 P G 核糖
脱氧 C
P 脱氧 G 核糖脱氧 C
P 核糖
核糖 P
脱氧 P C 核糖
P 脱氧 脱氧 G C 核糖脱氧 G
P 核糖
3'
核糖 P
5'
对DNA复制的推测
第三章 基因的本质
第三节 DNA的复制
相关计算
DNA复制的过程
15N
亲代
复制1次
15N
14N
15N
14N
15N
2 =21
复制2次
14N
14N 14N
14N
4 =22
复制3次
8 =23
DNA复制的过程中有关计算
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数： ①子代DNA (含14N)分子数是多少？ 2n个 ②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数是多少？ 2个 ③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数是多少？ (2n－2)个
ATACGTACTAGCTCGAA
DNA复制的过程
④形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 33''
CT GA
AG TC
C G
GA
CC T G
T
G
T A
A T
T A
G C
C G
A T
T A
G C
A TT
TC TA C GG A A GG CA T
CT
G
C
TT
T AT
CG G AA CG
氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条
子链。
3'
DNA
ATP
ATP
CT GA
AG TC
C G
GA
CC T G
DNA聚合酶形 成磷酸二酯键
T A TGCA TGA T CGAGC T T
G
T
A T ACGT AC T AGC TCGAA
聚 合
酶
A
3'
5'
T
5'
3'
A
C T A T G C A T G A T C G A G C T T 5'
√B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中
培养的 C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N－DNA D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
解析 分 析图示可 知 ，a管中的DNA密 度最大 ， 表明该管中的大肠杆菌是在含 15NH4Cl的培养液中培养的，B错误。
➢ DNA复制时，DNA双螺旋 解开，互补的碱基之间的氢键 断裂 ； ➢ 解开的两条单链 分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据
碱基互补配对 原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上； ➢ 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这
种复制方式被称做半保留复制。
对DNA复制的推测
演绎推理
如果DNA复制 是半保留复制
第一代会出 现的结果是
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
15N/15N-DNA 14N
15N/14N-DNA
14N
细胞分 裂一次
提出DNA离心
转移到含 14NH4Cl的培 养液中
提出DNA离心
密度 低
高
15N/15N-DNA
14N 15N/14N-DNA
斯塔尔
DNA半保留复制的实验证据
实验原理
(1) 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，从而区分亲代和子代的DNA。 (2)利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA
密度梯度离心法
DNA半保留复制的实验证据
实验过程
亲代
提出DNA离心
15N 14N
子一代
细胞分 裂一次
转移到含 14NH4Cl的培养 液中
提出DNA离心
15N 14N 14N 14N
细胞再分 裂一次
子二代
提出DNA离心
结论： 证明DNA的复制 是半保留复制
排除DNA的复制 是全保留复制
排除DNA的复制 是分散型复制
练习
1.(2022·山西蒲县高一期中)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图 所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号， 条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是 A.本活动运用了同位素标记技术和离心技术
A T
A
C
AATGCAFra bibliotek TGAC C G
ATGA
T
G
A T
AAC T
TCGA
TC AG
GA CT
GCTT
3'
TT
G ACTAPA
G
5'
C
解旋酶
5'
CATACGTACTAGCTCGAA
DNA复制的过程
②合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种
脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一
(2)脱氧核苷酸链数： ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是多少？ 2n＋1条 ②亲代脱氧核苷酸链数(15N)是多少？ 2条 ③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)是多少？(2n＋1－2)条
DNA复制的过程中有关计算
1.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养 基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全 部DNA分子的比例是：（ ）
第二代会出 现的结果是
细胞再分 裂一次
15N/14N-DNA 14N/14N-DNA14N/14N-DNA 15N/14N-DNA
提出DNA离心
14N/14N-DNA 15N/14N-DNA
演绎推理
如果DNA复制 是全保留复制
第一代会出 现的结果是
15N/15N DNA
14N
15N/15N-DNA
DNA复制的过程 （5）DNA复制的过程：
亲代DNA
3' 解旋 解旋酶
氢键
5' 两条DNA母链
复制 DNA聚合酶
平面DNA 磷酸二酯键
盘绕
子代DNA
DNA复制的过程
① 解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两
条链解开，氢键断裂。
3'
CT GA
AG TC
C G
GA
CC TG
T G T
A
GT TA
DNA复制 的推测
DNA复 制实验
证据
实验过程
实验结果 实验结论
全
半
保
保
用15N标记 亲代：一条DNA
留
留
DNA大肠杆 带（底部）
DNA
复
复
菌放在含有 第一代：一条 复制
制
制
14N的培养液 DNA带（中间） 是半
中培养，在 第二代：两条 保留
不同时刻提 DNA带（中间、 复制
取DNA并进 上部）
行分离
基之间有准确的一一对应关系,暗示DNA的复 制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链,然后 通过碱基互补配对合成互补链。
《核酸的分子结构》论文节选
2.为什么用“可能”？这反应科 学研究具有什么特点？
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 证据之上。
对DNA复制的推测
1.沃森和克里克：
提出DNA自我复制假说
14N
14N/14N DNA 14N
第二代会出 现的结果是
15N/15NDNA 14N/14NDNA 14N/14NDNA 14N/14NDNA
DNA半保留复制的实验证据
实验验证
实验结果： 与半保留复制的预期相符合。
实验结论： DNA分子复制的方式是半保留复制。
DNA半保留复制的实验证据
15N 15N