【生物】DNA分子的復制課件-2023-2024學年高一下學期生物人教版（2019）必修2

第3節(jié)：DNA的復制一、DNA分子復制方式的探究（假說——演繹法）1.提出問題:DNA以什么方式復制？2.作出假設

假說一：全保留復制

假說二：半保留復制（沃森和克里克）Q1:若要探究DNA是哪種復制方式，關(guān)鍵思路是什么？區(qū)分親代和子代DNA)DNA是肉眼看不可見的，如何做區(qū)分親代和子代的DNA呢？梅塞爾森斯塔爾1958年同位素標記技術(shù)大腸桿菌（繁殖快，20min一代）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。一、DNA分子復制方式的探究（假說——演繹法）14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(輕帶)(中帶)(重帶)密度梯度離心技術(shù)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。一、DNA分子復制方式的探究（假說——演繹法）1、如何讓親代DNA獲得15N標記？2、如何讓子代DNA獲得14N標記？將大腸桿菌放入含有15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代。將上述親代大腸桿菌轉(zhuǎn)入含14NH4Cl的培養(yǎng)液中P。第一代會出現(xiàn)的結(jié)果是如果DNA復制是全保留復制第二代會出現(xiàn)的結(jié)果是15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA密度低高15N/15N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA提取DNA離心提取DNA離心提取DNA離心一、DNA分子復制方式的探究（假說——演繹法）3.演繹推理

重帶輕帶重帶輕帶重帶親代第一代會出現(xiàn)的結(jié)果是如果DNA復制是半保留復制第二代會出現(xiàn)的結(jié)果是14N/15N-DNA15N/15N-DNA14N14N14N14N/

14N-DNA14N/15N-DNA提取DNA離心密度低高15N/15N-DNA提取DNA離心14N/15N-DNA14N/15N-DNA提取DNA離心14N/15N-DNA14N/14N-DNA親代一、DNA分子復制方式的探究（假說——演繹法）3.演繹推理

重帶中帶輕帶中帶4.實驗驗證15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA重中輕中結(jié)果與半保留復制假說吻合假說成立實驗過程實驗結(jié)果一、DNA分子復制方式的探究（假說——演繹法）——同位素標記法+密度梯度離心5.得出結(jié)論：DNA的復制方式是半保留復制知識小結(jié)

提出問題作出假設得出結(jié)論演繹推理實驗驗證假說演繹法DNA是如何復制的？推測可能的復制方式半保留復制全保留復制預測兩種復制模式下得到的子代DNA的可能情況及可能的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果與半保留復制的預期相符。DNA分子復制的方式是半保留復制。上述方法的研究對象是原核細胞的DNA復制，原核生物DNA含量少，容易從細胞中提取。研究真核生物的DNA復制可以采用上述方法研究嗎？為什么？

BrdU(5-溴尿嘧啶)可以用代替堿基T與堿基A進行互補配對。

若DNA中含有T，則染色（單）體經(jīng)吉姆薩染色為深色；

若DNA中只含有BrdU，則染色（單）體經(jīng)吉姆薩染色為淺色。DNA染色體中含有T第一次有絲分裂中期第二次有絲分裂中期置于不含T，但含BrdU的培養(yǎng)基培養(yǎng)置于不含T，但含BrdU的培養(yǎng)基培養(yǎng)深色深色深色深色淺色深色淺色一、DNA分子復制方式的探究（假說——演繹法）

1.概念：以

分子為模板合成子代DNA分子的過程。

2.場所：主要在

中，但在擬核、線粒體、葉綠體中也進行。

3.時間：有絲分裂

和減數(shù)

。模板：

。原料：

。能量：

。酶：

。

5.復制過程：

→

→

。

6.精確復制的原因：①DNA的

結(jié)構(gòu)提供精確模板;②

原則保證了復制的準確進行。

7.特點：

復制和

。

8.意義：親代DNA細胞核間期第Ⅰ次分裂前的間期雙螺旋堿基互補配對半保留邊解旋邊復制二、DNA分子復制的過程（P55-56）4.條件：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

解旋合成子鏈重新螺旋將遺傳信息從親代傳給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性。二DNA復制的過程在ATP的驅(qū)動下，解旋酶將氫鍵斷裂使DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋DNA復制的過程以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則,合成與與母鏈互補的子鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵（不需酶）（2）合成子鏈DNA復制的過程在DNA聚合酶催化下單個的脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸鏈CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP（2）合成子鏈DNA復制的過程方向：子鏈從5’→3’雙向復制形成磷酸二酯鍵CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'每條新鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（3）重新螺旋DNA復制的過程新合成的子鏈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聚合酶等堿基互補配對原則5′端→3′端每條新鏈和對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)方向：原則：酶：原料：模板：過程與條件（斷裂氫鍵）（形成磷酸二酯鍵）DNA復制的過程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？互補互補相同1個DNA分子形成2個完全相同的DNA分子結(jié)果：原核生物DNA復制單起點雙向復制多起點雙向復制真核生物和原核生物DNA復制的區(qū)別使得復制能在較短時間內(nèi)完成真核生物DNA復制復制泡1．如圖為DNA分子復制的兩個模型，請據(jù)圖回答下列問題。(1)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？分別作用于圖2中哪個部位？(2)圖1中的a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中，哪些鏈堿基排列順序相同？a和c，b和d的堿基排列順序相同。解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯鍵氫鍵【提升練習】親代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N復制1次復制2次復制3次248=21=22=23三DNA分子復制的計算若將雙鏈均被15N標記的DNA置于含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制n代，分析其結(jié)果：親代第1代第2代第3代第n代……復制n次(1)子代DNA分子數(shù)為

個。①含15N的DNA分子數(shù)為

個。②只含14N的DNA分子數(shù)為

個。③含14N的DNA有

個。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為

條。①含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)為

條。②含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)為

條。2(2n-2)2n2(2n+1-2)2n2n+1例：將15N標記的DNA分子放在

14N

的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，經(jīng)過3次復制，在所形成的子代DNA中，含15N

的DNA占總數(shù)的比例和含15N的脫氧核苷酸鏈占總數(shù)的比例各為（）和（

）

A．1/16

B．l／8

C．1／4

D．1／2①子一代②子二代親代①③子三代CB若將雙鏈均被15N標記的DNA置于含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制n代，分析其結(jié)果：親代第1代第2代第3代第n代……復制n次(3)DNA復制時消耗脫氧核苷酸數(shù)的計算方法①若親代DNA分子中含有某種堿基m個，則經(jīng)n次復制后需游離的該堿基為：m2n-1m(2n-1)②若親代DNA分子中含有某種堿基m個，則第n次復制時需游離的該堿基為：14N復制第二次分裂第二次分裂用15N標記1對同源染色體上的2個DNA分子一次有絲分裂分裂形成2個子細胞，每個細胞中的每條染色體均帶有標記3414N復制11’22’14N復制33’44’12’1’23’4’1、有絲分裂：四、DNA復制與染色體標記問題15N標記14N標記二次有絲分裂①②③④①②組合有

個子細胞帶有標記①④組合有

個子細胞帶有標記③④組合有

個子細胞帶有標記2341、有絲分裂：四、DNA復制與染色體標記問題如果細胞內(nèi)有20條染色體，經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生4個子細胞中被標記的染色體最多（或最少）有多少條？①②③④0~20