资源简介

(共41张PPT)
第3节 DNA的复制
第3章 基因的本质
一、导入新课
亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。
为什么这样像？
　　沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。”
《核酸的分子结构》论文节选
　　1. 碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
　　2. 这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点
最早提出的DNA复制模型有三种:
一、对DNA复制的推测
1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；
2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的
复制一次
复制一次
复制一次
一、对DNA复制的推测
关于DNA的复制方式，科学家提出了哪些假说？
半保留复制
全保留复制
DNA分别通过这两种复制方式复制一次，所形成的子代DNA分子的组成有何不同？
二、讲授新课
（一）对DNA复制的推测
1．全保留复制：以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
复制一次
亲代DNA
子代DNA
二、讲授新课
（一）对DNA复制的推测
2．半保留复制：形成的DNA分子一半是新的，一半是旧的。
复制一次
亲代DNA
子代DNA
1. 要在实验中直观地标识母链和子链，应采取怎样的方法？
同位素标记法
2. 如果用同位素进行标记,可标记什么元素
3. 如果亲代DNA是被15N作标记的，放在含14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？
可标记C、H、O、N、P等元素
（画一画：分别按照半保留复制、全保留复制的方式复制两次）
一、对DNA复制的推测
15N/15N-DNA (全部)
15N/15N-DNA (全部)
15N/14N-DNA (全部)
15N/14N-DNA (1/2)
14N/14N-DNA (1/2)
15N/15N-DNA (1/2)
14N/14N-DNA (1/2)
15N/15N-DNA (1/4)
14N/14N-DNA (3/4)
半保留复制
全保留复制
亲代
子一代
子二代
一、对DNA复制的推测
二、DNA半保留复制的实验证据
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔设计实验
实验材料：大肠杆菌
实验方法：
同位素标记法15N 14N
证实了DNA的半保留复制
二、DNA半保留复制的实验证据
　　15N 和 14N
　　N元素的两种稳定同位素，
含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
背　景　知　识
　　利用离心技术可在试管中区分含不同N元素的DNA。
14N/14N—DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
轻链
中链
重链
　　利用离心技术可在试管中区分含不同N元素的DNA
假如半保留复制是正确的，实验的预期会是怎样的？
重DNA
中DNA
1/2轻DNA
1/2中DNA
半保留演绎推理
二、讲授新课
（二）对DNA复制方式的探究
亲
代
子一代
子二代
如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境
中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分
别含有哪种N元素？
15N/14N-DNA （全部）
15N/14N-DNA（1/2）
子一代：
子二代：
亲 代：
15N/15N-DNA （全部）
14N/14N-DNA（1/2）
二、讲授新课
验证假设
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
1/2轻DNA
重DNA
15N15N
14N14N
15N15N
15N15N
14N14N
14N14N
14N14N
亲代DNA
DNA复制一次
DNA复制两次
全保留演绎推理
1/2重DNA
3/4轻DNA
1/4重DNA
假如全保留复制是正确的，实验的预期又会是怎样的？
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
提取DNA，离心
转移至含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
细胞再分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
重带
中带
轻带
重带
中带
轻带
二、DNA半保留复制的实验证据
DNA的复制方式——是半保留复制，不是全保留复制
二、DNA半保留复制的实验证据
二、讲授新课
（二）对DNA复制方式的探究
小结
作出假设
演绎推理
验证假设
假说演绎
（1）DNA的复制是半保留复制
（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象
（3）通过实验进行验证
得出结论
三、DNA复制的过程
1.DNA分子复制的概念
2.DNA分子复制过程什么时间在哪完成
3.DNA分子复制过程需要哪些条件
4.DNA分子复制过程有何特点
5.DNA分子复制有何生物学意义
1、场所：主要在细胞核，但在线粒体、叶绿体
和原核生物的拟核中也发生。
2、时间：细胞分裂前的间期（有丝分裂间期、减数第一次分裂分裂前的间期）
三、DNA复制的过程
三、DNA复制的过程
双链间氢键断开，
形成两条母链
解旋
配对
连接
以母链为模板，
互补碱基的核苷酸配对
相邻的核苷酸连接，
子母链缠绕
3、条件：
能量：ATP（为DNA的复制提供能量）
模板：2条DNA分子单链
原料：游离的4种脱氧核苷酸
酶：解旋酶、DNA聚合酶
三、DNA复制的过程
4、复制过程：
①解旋（解旋酶）
在ATP帮助下，解旋酶将DNA双螺旋的2条链解开
②合成子链（DNA聚合酶）
将4种脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，在DNA
聚合酶的作用下合成与母链互补的1条子链
③形成DNA
新合成的子链不断延伸，与其对应的模板链绕成双螺旋结构
复制方向
子链合成方向
子链合成方向
5’
3’
三、DNA复制的过程
5、特点：
①边解旋边复制
②半保留复制
③多起点复制
三、DNA复制的过程
6、复制准确进行的原因：
双螺旋结构：
为DNA复制提供了精确的模板
碱基互补配对原则：
保证了复制的准确进行
5'
3'
5'
3'
5'
3'
三、DNA复制的过程
7、意义：
通过复制将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性（使亲子代保持连续性）。
三、DNA复制的过程
根据半保留复制和碱基互补配对原则
与复制有关的碱基计算
①一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？
DNA分子数=
2n
脱氧核苷酸链数=
2n+1
母链数=
子链数=
2
2n+1 ﹣2
解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
连续第一次复制
连续第二次复制
连续第n次复制
解：
②一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G（C、A、T）多少个？
因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，
DNA复制n代后子链数=2n+1 ﹣2
DNA连续复制n代后需要
鸟嘌呤=[（2n+1 ﹣2 ）/2] m （1/2﹣ a%）
= m （2n ﹣1）（1/2﹣ a%）
解析：先求出亲代DNA中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数等于亲代DNA胞嘧啶（C）数，再求出DNA复制n代后子链数；最后求出DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数。
解：
所以G=C=m（1/2﹣ a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代DNA胞嘧啶数= m （1/2﹣ a%）
随堂检测：
1、1个DNA分子经过4次复制，形成16个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（ ）
A. 2个 B. 8个 C. 16个 D. 32个
2、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（ ）
A、分裂前期 B. 分裂中期
C. 分裂后期 D. 分裂间期
小结。
（三）DNA复制过程
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
复制时期
复制场所：
复制过程
解旋
合成子链
形成子DNA
细胞核、线粒体、叶绿体
有丝分裂间期
减数第一次分裂前的间期
（三）DNA复制过程
复制条件
复制特点：
复制意义：
遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性
边解旋边复制、半保留复制
模板：DNA的每一条链为模板
原料：四种脱氧核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶、DNA聚合酶等
引物：RNA
二、讲授新课
（三）DNA复制过程
①二条母链的碱基顺序是否相同？
②二条子链的碱基顺序是否相同？
③新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？
不同，互补
相同
不同，互补
“图解法”分析DNA复制过程中的相关计算
亲 代
第一代
第二代
第n代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
……
……
2n
“图解法”分析DNA复制过程中的相关计算
子代DNA分子共有2n个
1．将1个含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则
含15N的DNA分子：2个
只含15N的DNA分子：0个
含14N的DNA分子：2n个
只含14N的DNA分子： （2n-2）个
脱氧核苷酸链共有2n+1条
含15N的脱氧核苷酸链：2条
含14N的脱氧核苷酸链： （2n+1-2）条
“图解法”分析DNA复制过程中的相关计算
2．DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数
（1）若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需
要消耗该种脱氧核苷酸数为：m（2n-1）。
（2）第n次复制所需该种脱氧核苷酸数目为：m·2n-1。
三、课堂反馈
1．DNA的复制是在细胞的______分裂和______第一次分裂前的_____期
进行的。复制是指以_____________为模板来合成____________的过程。
复制特点是______________。复制过程必需以____________________为模板、_______________为原料、_______ 提供能量、_____的催化等条
件，_________________________为DNA的复制提供精确的模板、并有
_________________能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA
分子通过复制形成了两个_____________________________，新形成的
DNA分子都是既含一条_____链、又含一条_______链，因此，称DNA
的复制为“_________________”。
有丝
减数
间
亲代DNA分子
子代DNA分子
边解旋边复制
亲代DNA分子一条链
脱氧核苷酸
ATP
酶
DNA分子双螺旋结构
碱基互补配对
结构完全相同的子代DNA分子
母
子
半保留复制
三、课堂反馈
2．一个DNA分子经过3次复制后，保留有原来母链的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例为_______； 原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为______。 A．1/2 B．1/4 C．1/8 D．1/16
B
C
3．一双链DNA分子在解旋时，一条链上的G变成C，则DNA分子经n次复制后，发生差错的DNA分子占（ ）
A．1/2 B．1/（2n-1） C．1/2n D．1/（2n+1）
A
四、课堂小结
★时间：
有丝分裂分裂间期、减数第一次分裂前的间期
★过程
解旋
合成子链
模板：
亲代DNA提供
原料：
原则：
条件
游离的脱氧核苷酸
碱基互补配对原则
能量：
酶：
★特点
边解旋边复制
半保留复制
★意义：
保持前后代遗传信息的连续性
复旋
ATP
解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶

展开更多......

收起↑