【高中生物】DNA的復(fù)制 課件 高一下學(xué)期生物人教版必修2

第3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(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。”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(bǔ)配對(duì)原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)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(xué)研究具有什么特點(diǎn)？問題探討堿基互補(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，然后通過堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈。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。半保留復(fù)制全保留復(fù)制如何來證明哪個(gè)觀點(diǎn)是正確的？對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)提出問題要通過實(shí)驗(yàn)“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(shí)驗(yàn)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）DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)同位素標(biāo)記技術(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(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)如何做區(qū)分親代和子代的DNA？科學(xué)家：梅塞爾森（M.Meselson）和斯塔爾（F.Stahl）密度梯度離心利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同質(zhì)量N元素的DNA。DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？？15NH4Cl14N/14N-DNA繁殖若干代15N/15N-DNA目的？15N/15N-DNA14NH4Cl再分裂一次分裂一次提取DNA離心提取DNA離心DNA復(fù)制一次DNA再?gòu)?fù)制一次得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標(biāo)記大腸桿菌15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N14N/14N14N/14N14N/14N親代子一代演繹推理全保留復(fù)制全部位于重帶1/2位于輕帶1/2位于重帶3/4位于輕帶1/4位于重帶離心離心離心DNA復(fù)制一次子二代DNA復(fù)制一次15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N15N/15N-DNA15N/

14N-DNA14N/15N-DNA15N/

14N14N/15N14N/14N14N/14N親代子一代演繹推理半保留復(fù)制全部位于重帶全部位于中帶1/2位于輕帶1/2位于中帶離心離心離心DNA復(fù)制一次子二代DNA復(fù)制一次15N/15N14N/

15N14N/14N14N/

15N結(jié)論：DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制細(xì)胞再分裂一次轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證親代子一代DNA復(fù)制一次子二代DNA復(fù)制一次15N/15N-DNA15N/

14N14N/15N14N/14N14N/14N15N/

14N14N/15N得出結(jié)論發(fā)現(xiàn)問題提出假說演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證科學(xué)研究的方法——假說演繹法半保留復(fù)制、全保留復(fù)制推理、探究幾種復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測(cè)可能實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論：DNA復(fù)制是半保留復(fù)制DNA是如何復(fù)制的?證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)物理、化學(xué)技術(shù)對(duì)生物學(xué)研究具有重要意義！概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程時(shí)間真核細(xì)胞：細(xì)胞核（主要）、線粒體和葉綠體；原核細(xì)胞：擬核病毒：宿主細(xì)胞中（如：噬菌體侵染大腸桿菌）細(xì)胞分裂前的間期場(chǎng)所DNA復(fù)制的過程過程解旋——在能量驅(qū)動(dòng)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(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈復(fù)旋——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(jìn)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聚合酶過程資料：哺乳動(dòng)物的DNA分子展開可達(dá)2米，科學(xué)家在研究DNA的復(fù)制時(shí)，在適宜情況下人工合成DNA，實(shí)驗(yàn)過程如下：完全解旋需要7小時(shí)DNA分子ATP解旋酶原料ATPDNA聚合酶得到子代DNA需要8小時(shí)A組實(shí)驗(yàn)B組實(shí)驗(yàn)DNA聚合酶4種脫氧核苷酸DNA分子ATP解旋酶得到子代DNA只需要7.5小時(shí)邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制

(從過程上看)半保留復(fù)制

(從結(jié)果上看)①模板：

②原料：

③能量④酶：親代DNA的兩條鏈4種游離的脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP形成兩個(gè)完全相同的DNA分子條件特點(diǎn)結(jié)果DNA復(fù)制的過程方向從子鏈的5'端向3'端延伸(1)DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板。(2)通過堿基互補(bǔ)配對(duì)保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。意義準(zhǔn)確復(fù)制的原因?qū)⑦z傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。DNA復(fù)制的過程真核生物DNA的復(fù)制從多個(gè)起點(diǎn)開始進(jìn)行，使得復(fù)制能在較短時(shí)間內(nèi)完成。女性子宮肌瘤細(xì)胞中最長(zhǎng)的DNA分子達(dá)36mm，DNA復(fù)制速度約為4μm/min(1mm=1000μm)，但復(fù)制過程僅需40min左右即完成。據(jù)此推測(cè)DNA復(fù)制可能具有什么特點(diǎn)？作業(yè)：完成大書DNA的相關(guān)計(jì)算單鏈DNA嘌呤數(shù)量一定不等于嘧啶數(shù)量嗎？可能是嘌呤=嘧啶；也可能是嘌呤≠嘧啶，DNA雙鏈中嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律基本原則：雙鏈DNA中，A=T，C=G即A+G=T+C=A+C=T+GA+GA+G+C+T=50%A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈A1=

T1=

T2A2G1=

C1=

C2G2有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律若1鏈有m個(gè)堿基，則2鏈有__個(gè)堿基，該DNA分子含有堿基總數(shù)是___，共____對(duì)。C2+G2=C+GA1+T1C1+G1T2+A2=T+A=A1+G1T1+C1nA2+G2T2+C2A1+A2=A

T=A

C=G

=1/nA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈A1=

T1=

T2A2G1=

C1=

C2G2有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律若1鏈有m個(gè)堿基，則2鏈有__個(gè)堿基，該DNA分子含有堿基總數(shù)是___，共____對(duì)。A1+A2=A

T=A

C=G

A2+C2+G2+T2=A1+T1A1+C1+G1+T1T2+A2=T+A1鏈堿基數(shù)2鏈堿基數(shù)雙鏈堿基數(shù)A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈A1=

T1=

T2A2G1=

C1=

C2G2有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律若1鏈有m個(gè)堿基，則2鏈有__個(gè)堿基，該DNA分子含有堿基總數(shù)是___，共____對(duì)。A1+A2=A

T=A

C=G

=A1單鏈1a%=A2單鏈2b%=ADNAa+b2%A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈1鏈2鏈A1=

T1=

T2A2G1=

C1=

C2G2有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律若1鏈有m個(gè)堿基，則2鏈有__個(gè)堿基，該DNA分子含有堿基總數(shù)是___，共____對(duì)。A1+A2=A

T=A

C=G

在一個(gè)雙鏈DNA分子中A占n%，則A在其中一條單鏈中的數(shù)值能確定嗎？能確定范圍，0%≤A1≤2n%；[典例]某DNA雙鏈中，一條鏈中

，則互補(bǔ)鏈中的比值是

一條鏈中

，則互補(bǔ)鏈中的比值是=A+T

C+G0.4=A+C

T+G0.40.42.5[典例]某DNA中A+T占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是（）

A.35%

B.29% C.28%

D.21%A[典例]某生物細(xì)胞DNA的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占22%，那么,胞嘧啶的分子數(shù)占（）A.11%

B.22%

C.28%

D.44%[典例]某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？27%有關(guān)DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律C下列有關(guān)DNA分子的一條單鏈與其所在DNA分子中、一條單鏈與其互補(bǔ)鏈中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，不正確的是(

)C親代DNA分子經(jīng)