DNA的復(fù)制高一下生物人教版（2019）必修2

3.3DNA的復(fù)制第三章基因的本質(zhì)復(fù)習(xí)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA分子的結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)基本單位——脫氧核苷酸主要特點(diǎn)遵循的原則一分子磷酸一分子脫氧核糖一分子堿基：A、G、C、T外側(cè)的基本骨架：

由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成內(nèi)側(cè)是由堿基通過(guò)

連接成的堿基對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則氫鍵復(fù)習(xí)：DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？DNA具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？2.DNA的基本骨架是由什么物質(zhì)組成的，它們分別位于DNA的什么部位？3.DNA的堿基是如何配對(duì)和連接的？它們位于DNA的什么部位？2.DNA分子的特性(1)穩(wěn)定性：DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不變。(2)多樣性：DNA分子中堿基對(duì)(脫氧核苷酸對(duì))的排列順序多種多樣，構(gòu)成了DNA的多樣性→遺傳信息的多樣性→生物多樣性。(3)特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基排列順序。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、簡(jiǎn)述DNA半保留復(fù)制的證明過(guò)程二、概述DNA分子的復(fù)制三、探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義什么是DNA復(fù)制？DNA的復(fù)制就是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程，（1DNA→2DNA）

沃森和克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫到：“在提出堿基特異性配對(duì)的看法后，我們立即又提出了遺傳物質(zhì)復(fù)制的一種可能機(jī)理?！?.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？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)?一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)1．提出者：

。2．假說(shuō)內(nèi)容：DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙鏈螺旋解開(kāi)，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂，解開(kāi)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。3.特點(diǎn)：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子中一條鏈，這種復(fù)制方式稱做

。沃森和克里克半保留復(fù)制4.當(dāng)時(shí)提出的DNA復(fù)制模型有三種:一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)a、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；b、半保留復(fù)制：DNA復(fù)制以兩條DNA單鏈分別為模板，新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子中一條鏈c、分散復(fù)制（彌散復(fù)制）：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次思考：1.怎樣證明DNA復(fù)制是半保留復(fù)制呢？2.關(guān)鍵思路？

區(qū)分親代和子代的DNA，標(biāo)記親代DNA鏈，然后觀察它們?cè)谧哟鶧NA中如何分布。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。二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.人物：

。2.實(shí)驗(yàn)材料：

。3.方法：運(yùn)用了

技術(shù)。大腸桿菌同位素標(biāo)記梅塞爾森和斯塔爾（和密度梯度離心技術(shù)）

15N和14N是N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。背景知識(shí)因此利用離心技術(shù)可在試管中區(qū)分含不同N元素的DNA。二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)思考下列問(wèn)題。a、科學(xué)家采用什么作為實(shí)驗(yàn)材料，有何優(yōu)點(diǎn)？b、如何讓親代DNA獲得15N標(biāo)記？c、如何讓子代DNA獲得14N標(biāo)記？d、收集親代細(xì)菌、分裂一次、分裂兩次的細(xì)菌中的DNA，如何將不同標(biāo)記的DNA分開(kāi)呢？？大腸桿菌細(xì)胞（大腸桿菌20min繁殖一代）將大腸桿菌放入含15NH4Cl培養(yǎng)若干代將上述親代大腸桿菌轉(zhuǎn)入含14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)密度梯度離心法高密度帶中密度帶低密度帶15N14N15N15N14N14N二、證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程①先用15NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌②讓大腸桿菌繁殖若干代（DNA幾乎都是15N標(biāo)記）③將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中④在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA⑤將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心管中DNA的位置15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)（全保留/半保留）親代DNA子一代DNA子二代DNA15N/15N15N/14N14N/14N15N/14N半保留復(fù)制15N/15N14N/14N15N/15N15N/15N14N/14N全保留復(fù)制如果是彌散復(fù)制呢？第一次復(fù)制第二次復(fù)制重帶輕帶重帶輕帶第一次復(fù)制第二次復(fù)制中帶中帶變粗第一次復(fù)制第二次復(fù)制中帶輕帶中帶重帶(下部)15N/15N中帶(中間)15N/14N輕帶(上部)14N/14N中帶(中間)15N/14N證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①親代1條DNA帶，位置靠近底部(15N/15N-DNA)②第一代1條DNA帶，位置居中(15N/14N-DNA)③第二代2條DNA帶，一條居中(15N/14N-DNA)一條靠近上方(14N/14N-DNA)（可排除全保留復(fù)制）（可排除彌散復(fù)制）證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明：①親代：1條DNA帶（15N/15N-DNA）②第一代：1條DNA帶（15N/14N-DNA）③第二代：2條DNA帶（15N/14N-DNA，14N/14N-DNA）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。思考：隨著復(fù)制代數(shù)增加輕帶和中帶的寬度會(huì)如何變化？DNA的半保留復(fù)制示意圖世代分子總數(shù)DNA分子在離心管中位置不同DNA分子占全部DNA分子之比15N/15N分子15N/14N分子14N/14N分子0123n拓展延伸根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)過(guò)程,完成下列表格全在下部12482n全在中部?中+?上?中+?上2/2n中+(1-2/2n)上11??2/2n??（1-2/2n）若對(duì)復(fù)制后的DNA進(jìn)行加熱處理，使其解開(kāi)雙螺旋結(jié)構(gòu)，變?yōu)閱捂湻肿?，再進(jìn)行密度梯度離心實(shí)驗(yàn)，則結(jié)果應(yīng)該是世代分子總數(shù)DNA分子在離心管中位置不同DNA分子占全部DNA分子之比15N單鏈分子14N單鏈分子0123n作出假說(shuō)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論（二）推測(cè)可能的復(fù)制方式（三）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（四）完成實(shí)驗(yàn)（一）DNA的是如何復(fù)制的?提出問(wèn)題半保留復(fù)制全保留復(fù)制彌散復(fù)制假說(shuō)——演繹法DNA復(fù)制方式的探究歷程：1.概念：2.復(fù)制的時(shí)間：以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程3.復(fù)制的場(chǎng)所：在真核生物中，在細(xì)胞分裂前的間期（有絲分裂前的間期、減數(shù)第一次分裂前的間期等)真核生物：原核生物：細(xì)胞核（主要）擬核（主要）、質(zhì)粒、葉綠體、線粒體三、DNA分子復(fù)制的過(guò)程TG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA部分雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA解旋酶三、DNA復(fù)制的過(guò)程：TG

C

AC

TA

A

T

DNA雙螺旋部分解旋ACGTGATTADNA解旋酶破壞了堿基對(duì)之間的氫鍵AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶C生成磷酸二酯鍵AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TGAAATG復(fù)制的方向：5’→3’AGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAGCTGACGTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAGCTGACCTTTTG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTADNA解旋酶TTGGAAAAATG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTATG

C

AC

TA

A

T

ACGTGATTA再去解旋其他部位重復(fù)上述過(guò)程，最終得到兩條與原來(lái)相同的DNA分子，親代DNA的鏈參與新DNA的構(gòu)成。4.DNA復(fù)制的過(guò)程①解旋：②合成子鏈：③形成子代DNA：利用

提供的能量（ATP），在

的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)（斷開(kāi)堿基對(duì)內(nèi)的氫鍵）。以解開(kāi)的每一段母鏈為

，以

為原料，遵循

原則，在有關(guān)

的作用下，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的

盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，形成

個(gè)與親代

的DNA。細(xì)胞解旋酶模板酶（DNA聚合酶等）母鏈兩四種游離的脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)完全相同模板：親代DNA分子的兩條鏈5、條件：原料：游離的4種脫氧核苷酸（A、G、C、T）能量：

酶：

ATP

（呼吸作用提供）解旋酶、DNA聚合酶等6、DNA復(fù)制的特點(diǎn)、原則①邊解旋邊復(fù)制（過(guò)程）②半保留復(fù)制（結(jié)果）★原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則★特點(diǎn)：7、準(zhǔn)確復(fù)制的原因8.意義：將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。原因：①DNA分子獨(dú)特的

提供精確的模板。②通過(guò)

保證了復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補(bǔ)配對(duì)【討論】

1.解旋和復(fù)制是同時(shí)進(jìn)行的么？2.合成兩條子鏈的方向是相同的么？3.二條母鏈的堿基順序是否相同？二條子鏈呢？4.新合成的二個(gè)DNA堿基順序是否相同？相同不同，互補(bǔ)三、DNA分子復(fù)制的過(guò)程合成兩條子鏈的方向相反（因?yàn)樽渔溠由旆较蚬潭?，都?，-3，方向延伸）5，3，5，3，5，3，5，3，解旋和復(fù)制同時(shí)進(jìn)行，并非雙螺旋全部解開(kāi)后復(fù)制一個(gè)DNA分子連續(xù)復(fù)制n次，含有最初母鏈的DNA分子只有2個(gè)。能力拓展DNA復(fù)制過(guò)程中的數(shù)量關(guān)系親代DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，則（1）DNA分子數(shù)①子代DNA分子數(shù)：②含親代母鏈的DNA分子數(shù)：③