【課件】DNA的復(fù)制+課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

①

②AB思考1：結(jié)構(gòu)A、B的名稱？思考2：結(jié)構(gòu)①、②的名稱？思考3：由A變成B的原因？染色體染色體染色單體DNA復(fù)制第3節(jié)：DNA的復(fù)制一.對DNA復(fù)制的推測

1.提出問題DNA以什么方式復(fù)制？2.做出假設(shè)DNA以半保留方式復(fù)制DNA以全保留方式復(fù)制inthefollowingcommunications.Wewerenota

ware

ofthedetailsoftheresultspresontedtherewhenwe

devisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyon

publishedexperimentaldataandstereo-chenicalarguments.

Ithasnotescopedournoticethatthespscific

pairingwehavepostulatedimmedintelysuggestsapossible

copyingmechanismforthegenetismaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-herwithaset

ofco-ordinatesfortheaditionsassumedinbuildingit,togettoms,willbepublishedelsewhere.沃森和克里克發(fā)表的《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選值得注意的是，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(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制Forthistooccurthehydrogenbonds(氫鍵)linkingthecomplementary(互補(bǔ))chainsmustbreakandthetwochainsunwindandseparate.Itseemslikelythatthesinglechainmightitselfassumethehelical(螺旋的)formandserveasamould(模板)ontowhichfreenucleotides(核苷酸)canattachthemselvesbyforminghydrogenbonds.Weproposethatpolymerization(聚合)oftheprecursors(前體，此處指核苷酸)toformanewchainonlyoccursiftheresultingchainformstheproposedstructure(建議的結(jié)構(gòu)，即雙螺旋結(jié)構(gòu)).沃森和克里克發(fā)表的第二篇論文DNA復(fù)制時，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)配對原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈3.演繹推理活動1：用紅筆代表親代DNA母鏈，藍(lán)筆（或黑筆）代表新合成的子鏈。畫出一個DNA分子半保留、全保留復(fù)制連續(xù)兩代，每一代的DNA組成情況。半保留復(fù)制全保留復(fù)制PF1F2半保留復(fù)制or全保留復(fù)制問題1：如何區(qū)分親代DNA分子的母鏈和新合成的DNA子鏈？

同位素標(biāo)記法

14N15N問題2：若親代DNA是含15N的兩條鏈，放在14N中進(jìn)行培養(yǎng)，則親代、子一代、子二代兩條鏈分別含有哪種N元素？

基礎(chǔ)知識問題3：實驗中，復(fù)制后的DNA分子混合在一起，不易分離。怎么解決這個問題，區(qū)分不同的DNA分子呢？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；15N15N14N14N15N14N密度梯度離心15N/15N-DNA（重帶）14N/15N-DNA（中帶）14N/14N-DNA（輕帶）4.實驗驗證梅塞爾森和斯塔爾

大腸桿菌14N/15N-DNA（中帶）14N/15N-DNA（中帶）14N/14N-DNA（輕帶）活動2：請你根據(jù)上述基礎(chǔ)知識設(shè)計實驗來驗證你的猜測。寫出實驗過程和預(yù)期結(jié)果。5.得出結(jié)論

二.DNA復(fù)制的過程

資料一:科學(xué)家將變形蟲放在有標(biāo)記過的脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，一段時間后，在細(xì)胞核中首先發(fā)現(xiàn)有標(biāo)記的DNA分子。資料二:科學(xué)家通過生化分析得知，細(xì)胞分裂間期細(xì)胞中脫氧核苷酸含量開始時很低，不久急劇增加，以后又逐漸降低到初始水平。隨著脫氧核苷酸含量的動態(tài)變化，DNA聚合酶的活性顯著增高。資料三:步驟一:1956年，美國生物化學(xué)家康貝格在試管中，將大腸桿菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有4種豐富的脫氧核苷酸的人工合成體系中，結(jié)果:在試管中4種脫氧核苷酸不能合成DNA分子步驟二:康貝格在上述試管中加入了少量DNA分子作模板和ATP能量，培養(yǎng)在適宜溫度條件下，一段時間后，測定其中DNA的含量。結(jié)果:試管中的DNA的含量增加。并且(A+T)/(C+G)的比值與所加入模板中一樣。（1）場所：（2）時間：（3）條件：真核生物主要是在細(xì)胞核(次要在線粒體、葉綠體)細(xì)胞分裂（有絲分裂或減數(shù)第一次分裂）前的間期模板原料酶能量以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸DNA聚合酶、解旋酶ATP原核生物主要在擬核親代DNA分子中的兩條母鏈新合成的子鏈DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游離的脫氧核苷酸解旋合成子鏈重新螺旋細(xì)胞提供ATP需要解旋酶的作用結(jié)果：氫鍵斷裂，雙鏈打開解開的每一條母鏈四種脫氧核苷酸DNA聚合酶等堿基互補(bǔ)配對原則每條新鏈和對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)原則：酶：原料：模板：（4）過程：（斷裂氫鍵）（形成磷酸二酯鍵）（1）解旋：利用能量，在解旋酶作用下，氫鍵斷裂，DNA雙螺旋的兩條鏈解開。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶4.過程：打開氫鍵P54（2）合成子鏈：DNA聚合酶等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)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵注：氫鍵形成不需酶P54（2）合成子鏈：DNA聚合酶等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)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATPDNA的合成方向：從子鏈的5’端向3’端延伸形成磷酸二酯鍵P54（3）重新螺旋：每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'TCTTGCTCAGAACGAGAGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+①2條母鏈堿基順序是什么關(guān)系？②2條子鏈堿基順序是什么關(guān)系？③新的2個DNA堿基順序是什么關(guān)系？互補(bǔ)互補(bǔ)相同1個DNA分子形成2個完全相同的DNA分子5.結(jié)果：（1）模板：親代DNA的兩條鏈（4）酶：解旋酶，DNA聚合酶等（3）能量：ATP（2）原料：4種游離的脫氧核苷酸解旋酶（使氫鍵斷裂）;氫鍵的形成不需要能量和酶;DNA聚合酶（形成磷酸二酯鍵）6.DNA復(fù)制的條件7.DNA復(fù)制的特點新合成的子鏈DNA聚合酶DNA聚合酶游離的脫氧核苷酸（1）邊解旋邊復(fù)制（過程）（2）半保留復(fù)制（結(jié)果）DNA解旋酶6.DNA復(fù)制的方向：模

板

鏈：3’→5’子鏈合成方向：5’→3’P56下5′3′5′3′5′3′引物DNA聚合酶原因：DNA聚合酶只能從引物3′端延伸DNA子鏈子鏈合成方向：5’→3’P55圖前導(dǎo)鏈引物DNA聚合酶5′利用酶將引物切除DNA聚合酶將“缺口”補(bǔ)齊用DNA連接酶連接DNA片段5′3′5′3′5′3′5′5′特點（3）：半不連續(xù)復(fù)制后隨鏈岡崎片段端粒DNA……5′……3′3′…………5′…………5′3′正常情況下無法補(bǔ)齊，隨著復(fù)制次數(shù)增加，端粒DNA越來越短。干細(xì)胞中存在端粒酶，也可以補(bǔ)齊端粒DNA……3′5′……原核生物DNA復(fù)制單起點雙向復(fù)制特點（4）：多起點雙向復(fù)制真核生物和原核生物DNA復(fù)制的區(qū)別使得復(fù)制能在較短時間內(nèi)完成真核生物DNA復(fù)制復(fù)制泡8.DNA精確復(fù)制的原因（1）DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供了精確的模板。（2）通過堿基互補(bǔ)配對,保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。思考Thinking9.DNA制的意義DNA通過復(fù)制，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。DNA復(fù)制時間場所所需條件模板原料酶能量引物特點意義分裂間期主要在細(xì)胞核、線粒體、葉綠體解開的兩條母鏈4種游離的脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶ATP將遺傳信息由親代傳遞給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性RNA引物半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制、半不連續(xù)復(fù)制、多起點雙向復(fù)制（6）結(jié)果：（8）意義：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。（7）精確復(fù)制的原因：①雙螺旋結(jié)構(gòu)為其提供

；②

原則及

復(fù)制使復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行。精確模板堿基互補(bǔ)配對半保留1個DNA分子2個DNA分子（5）特點：邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制要抓住一切機(jī)會，向所有人證明你自己，證明你能夠迎接挑戰(zhàn)。愿你乘風(fēng)破浪，不負(fù)韶華時光。1．DNA的半保留復(fù)制對遺傳信息的穩(wěn)定傳遞具有重要意義。提出DNA半保留復(fù)制假說的科學(xué)家是（）A．沃森和克里克

B．施萊登和施旺

C．梅塞爾森和斯塔爾

D．拉馬克和達(dá)爾文2．下列敘述不屬于沃森和克里克提出的DNA分子復(fù)制假說內(nèi)容的是()A．DNA分子復(fù)制的場所主要是細(xì)胞核

B．DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制方式C．DNA分子復(fù)制時先解旋后復(fù)制

D．DNA分子復(fù)制時遵循堿基互補(bǔ)配對原則3．學(xué)習(xí)生物科學(xué)史，能夠幫助我們理解生物科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究方法。下列關(guān)于遺傳學(xué)科學(xué)史的描述正確的是（）A．薩頓通過假說一演繹法證明了基因在染色體上B．艾弗里利用加法原理設(shè)計實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)C．沃森和克里克通過構(gòu)建物理模型揭示了DNA結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)D．梅塞爾森等人運用同位素標(biāo)記法證明了DNA復(fù)制是全保留復(fù)制測：歸納內(nèi)化、檢測固學(xué)√√√4．用被15N完全標(biāo)記（DNA分子的兩條鏈都被標(biāo)記）的大腸桿菌為實驗材料，置于不含標(biāo)記性的14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，逐代離心分析DNA標(biāo)記情況，其中兩條均含15N稱重鏈，兩條均含14N為輕鏈，兩條標(biāo)記情況不同為雜合鏈。下列說法正確的是（）A．該實驗使用同位素示蹤法、差速離心法B．復(fù)制n代后若結(jié)果出現(xiàn)輕鏈，則可排除全保留復(fù)制假設(shè)C．欲獲取完全標(biāo)記的大腸桿菌，需先培養(yǎng)充分標(biāo)記的宿主細(xì)胞D．DNA半保留復(fù)制的假說最先是由沃森和克里克提出的5．把含14N的大腸桿菌培養(yǎng)在氮源為15N的培養(yǎng)液中。完成一次細(xì)胞分裂后，再放回氮源為14N的環(huán)境中培養(yǎng)，DNA復(fù)制一次后，將大腸桿菌進(jìn)行密度梯度離心，分離DNA，如果DNA是以半保留方式復(fù)制，則DNA組成分析應(yīng)為（）A．3/4輕氮型、1/4中間型 B．1/4輕氮型、3/4中間型C．1/2中間型、1/2重氮型 D．1/2輕氮型、1/2中間型測：歸納內(nèi)化、檢測固學(xué)√√6．下列有關(guān)細(xì)胞中DNA復(fù)制的敘述，錯誤的是（）A．DNA復(fù)制通常發(fā)生在細(xì)胞分裂間期B．DNA復(fù)制需要4種核糖核苷酸作原料C．DNA的復(fù)制過程是邊解旋邊復(fù)制D．DNA在復(fù)制過程中可能會發(fā)生差錯7．下列有關(guān)雙鏈DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制的敘述，正確的是（）A．DNA分子復(fù)制需要模板、原料、酶和ATP等條件B．DNA分子中每個脫氧核糖均連接著兩個磷酸基團(tuán)C．DNA分子一條鏈上相鄰的堿基通過氫鍵連接D．DNA聚合酶催化兩個游離的脫氧核苷酸之間的連接測：歸納內(nèi)化、檢測固學(xué)√√【思考】已知一條全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子（親代），轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)n代,其結(jié)果如下，回答下列問題(1)子n代DNA分子總數(shù)為____個

(2)含15N的DNA分子數(shù)為____個(3)含14N的DNA分子數(shù)為_______個(4)只含15N的DNA分子數(shù)為___個(5)只含14N的DNA分子數(shù)為_______個

2n22n親代子一代子二代子三代從圖中可以得到如下規(guī)律：1.DNA分子數(shù)02n-2

DNA復(fù)制的相關(guān)計算【思考】已知一條全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子（親代），轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)n代,其結(jié)果如下，回答下列問題(6)子代DNA中脫氧核苷酸鏈總數(shù)______

(7)親代脫氧核苷酸鏈數(shù)(含15N的鏈)為_____

(8)新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)(含14N的鏈)為_________2n+122n+1-2親代子一代子二代子三代從圖中可以得到如下規(guī)律：2.脫氧核苷酸鏈數(shù)例：用15N標(biāo)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分子單鏈的比例依次是（

）A.1/21/4B.1/41/8C.1/41/16D.1/81/8B①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則經(jīng)過n次復(fù)制后共需要消耗該脫氧核苷酸個數(shù)為：m·(

2n－1)②則經(jīng)過第n次復(fù)制后共需要消耗該脫氧核苷酸個數(shù)為：m·(

2n－1)-m·(

2n-1－1)=m·(2n－2n-1)=m·(2·2n-1－2n-1)=m·(2n-1)親代子一代子二代子三代從圖中可以得到如下規(guī)律：3.消耗的脫氧核苷酸鏈數(shù)例：某DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有a個。下列有關(guān)此DNA在連續(xù)復(fù)制

時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述，錯誤的是(

)A.在第一次復(fù)制時，需要(m－a)個B.在第二次復(fù)制時，需要2(m－a)個C.在第n次復(fù)制時，需要2