3.3DNA的復(fù)制-高一生物課堂精優(yōu)課件（人教版2019必修2）

沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著作短文的結(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方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機制?！?/p>

《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選討論1.堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的？2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反應(yīng)科學(xué)研究具有什么特點？堿基互補配對原則是指DNA兩條鏈的堿基之間有準(zhǔn)確的一一對應(yīng)關(guān)系，暗示DNA的復(fù)制可能要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補配對合成互補鏈?？茖W(xué)研究需要大膽的想象，但是得出結(jié)論必須建立在確鑿的實驗證據(jù)之上。問題探討第3節(jié)DNA的復(fù)制本節(jié)聚焦怎樣證明DNA是半保留復(fù)制的？DNA的復(fù)制過程是怎樣的？DNA的半保留復(fù)制對遺傳信息的穩(wěn)定傳遞有什么意義？第3章基因的本質(zhì)自主探究閱讀P53-P56回答問題1、沃森和克里克對DNA復(fù)制作出了怎樣的推測？什么是半保留復(fù)制和全保留復(fù)制？2、證明DNA半保留復(fù)制實驗的科學(xué)家、實驗材料、實驗方法、實驗思路、實驗過程、結(jié)果和結(jié)論是什么？3、DNA復(fù)制的概念、時間、過程、條件、準(zhǔn)確復(fù)制原因、意義是什么？一、對DNA復(fù)制的推測1、沃森和克里克對DNA復(fù)制作出了怎樣的推測？什么是半保留復(fù)制和全保留復(fù)制？推測：DNA復(fù)制時，DNA雙螺旋解開，互補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，游離的脫氧核酸依據(jù)堿基互補配對原則，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分子中的一條鏈的復(fù)制方式。假說1：半保留復(fù)制假說2：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復(fù)制方式。假說3：分散復(fù)制DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是隨機的復(fù)制方式。思考討論1、如何來證明這3個假說哪個是正確的？2、如果要你來設(shè)計實驗，你認(rèn)為最基本的思路是什么？3、如何在實驗中直觀區(qū)分母鏈和子鏈？4、如果用同位素標(biāo)記法，標(biāo)記什么元素好？5、試著給出不同假設(shè)下DNA復(fù)制兩代的預(yù)期實驗結(jié)果。通過實驗驗證區(qū)分DNA子鏈和母鏈，并觀察他們在新DNA中出現(xiàn)的情況。同位素標(biāo)記法15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素(無放射性)，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。5、試著給出不同假設(shè)下DNA復(fù)制兩代的預(yù)期實驗結(jié)果。15N15N15N15N15N15N半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制1/2輕帶DNA重帶DNA1/2重帶DNA3/4輕帶DNA1/4重帶DNA重帶DNA中帶DNA1/2輕帶DNA1/2中帶DNA重帶DNA中帶DNA中帶DNA親代子1代子2代二、DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)2、證明DNA半保留復(fù)制實驗的科學(xué)家、實驗材料、實驗方法、實驗思路、實驗過程、結(jié)果和結(jié)論是什么？科學(xué)家:同位素標(biāo)記法15N和14N、密度梯度離心法1958年美國生物學(xué)家梅塞爾森(M.Meselson)和斯塔爾(F.Stahl)實驗材料：大腸桿菌科學(xué)方法：實驗思路:將DNA是15N標(biāo)記的大腸桿菌，培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)液中，在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA進(jìn)行離心，觀察離心后試管中DNA的位置。實驗過程和結(jié)果結(jié)論：大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長若干代細(xì)胞再分裂一次轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中提取DNA，離心提取DNA，離心提取DNA，離心排除DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制排除DNA的復(fù)制是分散復(fù)制細(xì)胞分裂一次第一代第二代半保留復(fù)制全保留復(fù)制分散復(fù)制1/2輕帶DNA重帶DNA1/2重帶DNA3/4輕帶DNA1/4重帶DNA重帶DNA中帶DNA1/2輕帶DNA1/2中帶DNA重帶DNA中帶DNA中帶DNA預(yù)期結(jié)果DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。分析問題作出假說根據(jù)假說演繹推理進(jìn)行實驗驗證假說觀察現(xiàn)象提出問題分析結(jié)果得出結(jié)論證明DNA半保留復(fù)制方式的科學(xué)方法：假說——演繹法觀察到DNA結(jié)構(gòu)，提出DNA是如何復(fù)制的?提出DNA可能的復(fù)制方式假說：半保留復(fù)制、全保留復(fù)制、分散復(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)測可能實驗結(jié)果.進(jìn)行證明DNA半保留復(fù)制的實驗DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。三、DNA復(fù)制的過程3、DNA復(fù)制的概念、時間、條件、過程、準(zhǔn)確復(fù)制原因、意義是什么？時間：概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。有絲分裂前的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。真核細(xì)胞：

主要在細(xì)胞核中，但在線粒體、葉綠體也有。原核細(xì)胞：主要在擬核中，質(zhì)粒也可以。DNA復(fù)制場所：條件：模板:DNA分子的兩條母鏈原料:細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸酶:解旋酶、DNA聚合酶等能量:ATP解旋：復(fù)制開始時，在細(xì)胞提供的能量的驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。合成子鏈：DNA聚合酶等以解開的每一條母鏈為模板，以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。隨著模板鏈解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈也在不斷延伸。形成子代DNA：同時，每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。過程DNA的復(fù)制過程準(zhǔn)確復(fù)制原因意義:特點:（1）DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；（2）堿基互補配對原則，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的連續(xù)性。原則：結(jié)果：一個DNA分子形成了兩個完全相同的DNA分子。堿基互補配對原則

(1)邊解旋邊復(fù)制

(2)半保留復(fù)制DNA復(fù)制有關(guān)計算(1)子代DNA分子數(shù)：

個。①含母鏈的DNA分子始終是

個。②含子鏈的DNA有

個，只含子鏈的有

個(2)子代DNA分子的總鏈數(shù)：

條。①母鏈?zhǔn)冀K是

條。②子鏈數(shù)是

條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)①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)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸為

個。②若進(jìn)行第n次復(fù)制，則需消耗該脫氧核苷酸數(shù)為

個。一個親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后（看準(zhǔn)堿基的單位是“對”還是“個”，復(fù)制n次”還是“第n次復(fù)制）2n22n2n－22n＋122n＋1－2m×(2n－1)m×2n－1（看準(zhǔn)是“含”還是“只含”）（看準(zhǔn)是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”）1.將在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代的某真核細(xì)胞轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，讓細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行有絲分裂，并進(jìn)行密度梯度離心。下列相關(guān)說法中，不正確的是()A.細(xì)胞經(jīng)過一次分裂和離心后，DNA位于試管的中層B.細(xì)胞經(jīng)過兩次分裂和離心后，一半DNA位于試管的中層，另一半DNA位于上層C.細(xì)胞經(jīng)過三次分裂和離心后，3/4的DNA位于試管的中層，1/4的DNA位于試管的上層D.該實驗可以證明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制C課堂練習(xí)A.DNA分子在酶①的作用下水解成脫氧核苷

酸，酶②催化堿基對之間的連接B.在復(fù)制過程中解旋和復(fù)制是同時進(jìn)行的C.解旋酶能使雙鏈DNA解開，并且不需要消耗ATPD.兩條新的子鏈通過氫鍵形成一個新的DNA分子2.下圖為某真核細(xì)胞中DNA復(fù)制過程的模式圖，下列敘述正確的是(

)B2.某些藥物可以抑制腫瘤細(xì)胞DNA的復(fù)制，從而達(dá)到控制癌癥的目的。這些藥物作用的細(xì)胞正處于細(xì)胞周期的（）A間期B前期C中期D不能確定3.用15N標(biāo)記一個含有200個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶80個，將該DNA分子在含14N的培養(yǎng)環(huán)境中連續(xù)復(fù)制4次，其結(jié)果可能是()A.含有15N的DNA分子占1/16B.含有14N的DNA分子占7/8C.復(fù)制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸1500個D.復(fù)制共產(chǎn)生16個DNA分子AD練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.DNA復(fù)制是在為細(xì)胞分裂進(jìn)行必要的物質(zhì)準(zhǔn)備。據(jù)此判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA復(fù)制與染色體復(fù)制是分別獨立進(jìn)行的。（

）（2）在細(xì)胞有絲分裂的中期，每條染色體是由兩條染色單體組成的，所以DNA的復(fù)制也是在這個時期完成。

（

）2.DNA復(fù)制保證了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是（

）A.復(fù)制均在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行

B.堿基互補配對原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性C.1個DNA分子復(fù)制1次產(chǎn)生4個DNA分子D.游離的脫氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子鏈3.將DNA雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其分裂3次，下列敘述正確的是（

）A.所有的大腸桿菌都含有15NB.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/2C.含有15N的大腸桿菌占全部大腸桿菌的比例為1/4D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例為1/8

××BC二、拓展應(yīng)用1.雖然DNA復(fù)制通過堿基互補配對在很大程度上保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性，但是，DNA平均每復(fù)制109個堿基對，就會產(chǎn)生1個錯誤。請根據(jù)這一數(shù)據(jù)計算，約有31.6億個堿基對的人類基因組復(fù)制時可能產(chǎn)生多少個錯誤？這些錯誤可能產(chǎn)生什么影響？說明果蠅的DNA有多個復(fù)制起點，可同時從不同起點開始DNA的復(fù)