【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

第3節(jié)DNA的復(fù)制本節(jié)聚焦：1）怎樣證明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？第3章基因的本質(zhì)問(wèn)題探討沃森和克里克在發(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(duì)方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制?！眎nthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選討論1.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？

堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準(zhǔn)確的一一對(duì)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(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈。2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學(xué)研究具有什么特點(diǎn)？

科學(xué)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。一、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

1.沃森和克里克的假說(shuō)——半保留復(fù)制DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，通過(guò)形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。2.其他人的觀點(diǎn)——全保留復(fù)制DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。第一步：提出問(wèn)題（DNA如何復(fù)制？）第二步：提出假說(shuō)（幾種復(fù)制推測(cè)）

14N和15N是氮元素的兩種穩(wěn)定同位素，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，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中分離開含有不同氮元素的DNA。15N/15N-DNA（重鏈）、15N/14N-DNA（中鏈）、14N/14N-DNA（輕鏈）、這3種DNA離心后在試管在位置如右圖所示：14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA輕帶中帶重帶知識(shí).背景

將1個(gè)含15N/15N-DNA的親代大腸桿菌置于含14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA進(jìn)行離心。在右表中標(biāo)記（DNA所在位置+寬度）代數(shù)全保留復(fù)制半保留復(fù)制親代子一代子二代溫馨提示：用不同顏色筆或?qū)嵕€虛線區(qū)分14N、15N。一、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

利用“假說(shuō)－演繹”法演繹推理15N/14N14N/14N15N/14N一半輕帶一半重帶將15N標(biāo)記的1個(gè)DNA分子在14N中培養(yǎng)2代，請(qǐng)預(yù)測(cè)3種推測(cè)中，子一代、子二代DNA的離心結(jié)果(位置及寬度)。預(yù)測(cè)離心結(jié)果全保留復(fù)制半保留復(fù)制子一代子二代15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N3/4輕帶1/4重帶全部中帶一半輕帶一半中帶一、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)演繹推理原理：用

技術(shù)和

技術(shù)，根據(jù)復(fù)制后DNA分子

即可確定復(fù)制方式。同位素標(biāo)記離心在試管中的位置第四步：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

1958年,科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與半保留復(fù)制（沃森、克里克提出）預(yù)期結(jié)果一致?。篋NA分子是以半保留的方式進(jìn)行復(fù)制的！第五步：實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA的復(fù)制是怎樣進(jìn)行的？沃森、克里克：DNA雙鏈解開→子鏈延伸→形成新DNA解旋模板：2條母鏈（以兩條母鏈為模板，以細(xì)胞中4種游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在能量的驅(qū)動(dòng)和DNA聚合酶的催化下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈）——4個(gè)條件互補(bǔ)子鏈延伸二、DNA分子復(fù)制的過(guò)程（在解旋酶的作用下，氫鍵斷裂,螺旋的雙鏈解開）螺旋化，形成子代DNA特點(diǎn)2：半保留復(fù)制（隨著模板鏈解旋過(guò)程的進(jìn)行，新合成的子鏈也在不斷延伸。同時(shí)，每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈螺旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。）特點(diǎn)1：邊解旋邊復(fù)制母鏈子鏈母鏈子鏈

二、DNA復(fù)制的過(guò)程1、概念：2、場(chǎng)所（真核）：3、時(shí)期：4、條件5、復(fù)制過(guò)程：6、復(fù)制特點(diǎn)：細(xì)胞分裂前的間期模板：原料：能量：酶：DNA的兩條母鏈4種游離的脫氧核苷酸ATP細(xì)胞核（主）、線粒體、葉綠體以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程（DNA→DNA）解旋酶、DNA聚合酶解旋→子鏈延伸→螺旋化，形成子代DNA①邊解旋邊復(fù)制②半保留復(fù)制TCTTGCTCAGAACGAG1）規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制DNA提供精確的模板。

DNA通過(guò)復(fù)制，會(huì)將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。因此，DNA必須準(zhǔn)確復(fù)制，請(qǐng)從下面結(jié)構(gòu)中，找出其準(zhǔn)確復(fù)制的因素：2）嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對(duì)保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行。AGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+

二、DNA復(fù)制的過(guò)程1、概念：2、場(chǎng)所（真核）：3、時(shí)期：4、條件5、復(fù)制過(guò)程：6、復(fù)制特點(diǎn)7、準(zhǔn)確復(fù)制原因8、復(fù)制的生物學(xué)意義：細(xì)胞分裂前的間期模板：原料：能量：酶：DNA的兩條母鏈4種游離的脫氧核苷酸ATP細(xì)胞核（主）、線粒體、葉綠體以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程（DNA→DNA）解旋酶、DNA聚合酶解旋→子鏈延伸→螺旋化，形成子代DNA①獨(dú)特的雙螺旋提供精確的模板①邊解旋邊復(fù)制②半保留復(fù)制②嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保持遺傳信息的連續(xù)性

人體細(xì)胞某DNA的長(zhǎng)度為200×10-9m，復(fù)制速度為5×10-9m/s，但經(jīng)檢測(cè)卻發(fā)現(xiàn)此DNA的復(fù)制只需5s的時(shí)間。此事實(shí)說(shuō)明什么？具多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。若共有4個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，則又可說(shuō)明什么？進(jìn)行雙向復(fù)制。

具有互補(bǔ)堿基序列的DNA單鏈，可以通過(guò)堿基對(duì)之間形成氫鍵等，形成穩(wěn)定的雜合雙鏈區(qū)。不能互補(bǔ)的區(qū)域則會(huì)形成環(huán)。

常作為鑒定不同物種間親緣關(guān)系遠(yuǎn)近的證據(jù)。雜合雙鏈區(qū)的比例越大，則親緣關(guān)系越近。DNA分子雜交技術(shù)教材P62科學(xué).技術(shù).社會(huì)分析甲乙丙三種生物的親緣關(guān)系科學(xué)思維訓(xùn)練有關(guān)DNA半保留復(fù)制的計(jì)算方法(1)1個(gè)DNA分子連續(xù)復(fù)制n代，共產(chǎn)生

個(gè)子代DNA分子，子代DNA分子中共有單鏈

條；其中，舊鏈

條，新鏈

條。(2)若一個(gè)親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則：①經(jīng)過(guò)連續(xù)n次復(fù)制，需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)目為

個(gè)。②第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該脫氧核苷酸

個(gè)。2n2n＋122n＋1－2m·(2n－1)m·2n－1例１.用15N標(biāo)記的一個(gè)DNA分子,放在含有14N的培養(yǎng)基中復(fù)制三次，則子代中，１）含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是２）含15N鏈占全部DNA單鏈的比例是３）含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是４）只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例是５）含14N鏈占全部DNA單鏈的比例是1/41/813/47/81.下