资源简介

(共47张PPT)
3.3 DNA的复制
一.对DNA复制的推测
观点一：半保留复制
1. 提出者：
①解旋: DNA 分子复制时,DNA 分子的双螺旋解开,互补的碱基之间的氢键断裂。
②复制: 解开的两条单链作为复制的模板,游离的脱氧核酸依据碱基互补配对原则,通过形成氢键,结合到作为模板的单链上。
新合成的每个 DNA 分子中,都保留了原来 DNA 分子中的一条链,是半保留复制。
沃森和克里克。
2. 内容：
3. 特点：
评
一.对DNA复制的推测
观点二：全保留复制
2. 半保留复制和全保留复制的区别：
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
1. 特点：
全保留复制
半保留复制
二.DNA半保留复制的实验证据
1. 实验材料：
2. 实验方法：
3. 实验过程：
大肠杆菌（繁殖快，20min一代）
同位素标记法和密度梯度离心技术
提出问题
DNA以什么方式复制？
作出假说
DNA以半保留方式复制
让大肠杆菌在15NH4Cl的培养若干代，再放置在14NH4Cl培养。
背景知识
15N 和 14N是N元素的两种稳定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
二.DNA半保留复制的实验证据
（1）半保留复制
15N
14N
14N
14N
15N
14N
P:
F1:
F2:
15N
15N
14N复制
14N复制
重带DNA
中带DNA
1/2轻带DNA
1/2中带DNA
演绎推理
二.DNA半保留复制的实验证据
（2）全保留复制
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N复制
14N复制
14N
14N
15N
15N
重带DNA
1/2轻带DNA
1/2重带DNA
3/4轻带DNA
1/4重带DNA
P:
F1:
F2:
演绎推理
评
二.DNA半保留复制的实验证据
实验验证
第二次
转移到含14NH4Cl的培养液中
第一次
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
排除DNA的复制是全保留复制
得出结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
假说演绎法
评
15NH4Cl
2.时间：
1.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
间期（有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期）
三.DNA复制的过程
真核细胞：
主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有
原核细胞：
主要在拟核中，质粒也可以。
3.DNA复制场所
4.条件：
模板
原料
酶
能量
DNA分子的两条母链
细胞中游离的4种脱氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶
ATP
评
三.DNA复制的过程
5.过程
新合成的子链
DNA聚合酶
DNA聚合酶
解旋酶
游离的脱氧核苷酸
解
旋
需要细胞提供能量
需要解旋酶的作用
结果：氢键断裂，双链打开
合成子链
模板
原料
酶
能量
原则
方向
解开的每一条母链
四种脱氧核苷酸
DNA聚合酶
细胞提供ATP
碱基互补配对原则
5‘端至3‘端
评
三.DNA复制的过程
6.特点：
①边解旋边复制 ②半保留复制
9.精确复制的原因
（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；
（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。
7.原则：
8.结果：
一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子
碱基互补配对原则
10.意义：
将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。
评
三.DNA复制的过程
DNA复制的起点和方向
(1)原核生物：单起点双向复制
(2)真核生物：多起点双向复制
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。
评
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
四．DNA复制相关计算
亲 代
第一代
第二代
第三代
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
21
22
23
评
四．DNA复制相关计算
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为______个。
②含15N的DNA分子数为______个。
③含14N的DNA分子数为______个。
④只含15N的DNA分子数为______个。
⑤只含14N的DNA分子数为_________个。
2n
2
2n
0
(2n－2)
评
四．DNA复制相关计算
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝_______条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝______条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝____________条。
2n＋1
2
(2n＋1－2)
评
判断正误
评
(1)沃森和克里克证明DNA分子复制方式是半保留复制(　　)
(2)证明DNA半保留复制的实验运用了同位素示踪法(　　)
(3)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同(　　)
(4)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制(　　)
(5)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(　　)
(6)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中(　　)
(7)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键(　　)
×
×
×
×
×
×
√
探究未知
评
1.下列关于DNA复制的叙述，不正确的是
A.DNA复制时只以DNA的一条链作为模板
B.DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料
C.DNA复制过程需要消耗能量
D.DNA分子的复制方式是半保留复制
√
探究未知
评
2．下图是真核生物的DNA复制的图解，下列叙述错误的是
A．复制是多个起点开始的，但多个起点并非同时开始 B．DNA复制是边解旋边复制，而且是双向复制的 C．真核生物的这种多起点复制可以提高复制的效率 D．DNA的复制过程与解旋酶和RNA聚合酶有关
√
探究未知
评
3.培养在含重氮（15N）环境中的细菌，转移到含轻氮（14N）环境中培养，连续复制两轮的时间后，离心分离其DNA，结果应如图
A B C D
√
探究未知
评
4.某DNA片断含有200个碱基对，其中A为60个，该片段连续复制三次所需C的数量为
A．980个 B．280个 C．320个 D．360个
√
5.根据DNA分子结构模式图回答下列问题
(1)写出下列结构的名称
②___________；④____________
⑤____________；⑥___________；（填文字） (2)两条链按反向平行方式盘旋成________结构。
胞嘧啶
鸟嘌呤
脱氧核糖
磷酸
双螺旋
探究未知
评
(3)DNA分子的基本骨架由___________和_______交替连接而成，两条链上 的碱基通过_____连接成碱基对，碱基之间的配对遵循_____________原则。(4)与RNA相比较，DNA分子中特有的碱基是_______（填字母）。(5)DNA分子复制时，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称做_____________。
脱氧核糖
磷酸
氢键
碱基互补配对
T
半保留复制
巩固提升
下图是DNA的复制图解，请据图回答下列问题。
(1)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问含14N的DNA细胞占总细胞数的__________。含15N的DNA细胞占总细胞数的__________。
(2)已知原来DNA中有100个碱基对，其中A有40个，则复制4次，在复制过程中将需要__________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸参加。
100%
12.5%
900
评
巩固提升
2.用15N标记一个含有200个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶80个，将该DNA分子在含14N的培养环境中连续复制4次，其结果可能是
A. 含有15N的DNA分子占1/16
B. 含有14N的DNA分子占7/8
C. 复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸1500个
D. 复制共产生16个DNA分子
√
评
巩固提升
3. 一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是
A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104
B．复制过程需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．含有放射性的子代DNA分子的两条链都有放射性
D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
√
评
巩固提升
4.假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为
A.1 B.2 C.4 D.3
√
评
巩固提升
5.如图表示某生物的精原细胞在条件X下最终形成了四个细胞，条件X可能是①精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记；②精原细胞某一对同源染色体中的两条染色体上的DNA双链均被15N标记；③进行减数分裂；④进行有丝分裂。下列有关说法正确的是
A．若条件X为①③，则处于减数分裂Ⅱ后期的两个次级精母细胞中均含被15N标记的染色体
B．若条件X为②③，则处于减数分裂Ⅱ后期的两个次级精母细胞中均含有两条被15N标记的 染色体
C．若条件X为①③，则产生的四个精细胞一定均含被15N标记的染色体
D．若条件X为②④，则产生的四个子细胞一定均含被15N标记的染色体
√
评
练习与应用
一.概念检测
1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确
（1）DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。 （ ）
（2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成。 （ ）
×
×
评
2.DNA的复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是
A. 复制均在细胞核内进行
B. 碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C. 1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D. 游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
练习与应用
√
评
半保留复制
全保留复制
弥散复制
用氯化铯密度梯度离心，DNA悬停在与其等密度的部位。
采用一定技术手段，将DNA显现出来，用以区分不同密度的DNA。
14N
低
高
15N
15NH4Cl的培养基中培养若干代
重
轻
半保留复制
全保留复制
弥散复制
14NH4Cl的培养基
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
预测：不同复制方式的预期实验结果。
半保留复制的预期结果
亲代
子一代
子二代
子三代
重
轻
半保留复制
全保留复制
弥散复制
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
中
重
轻
半保留复制
全保留复制
弥散复制
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
中
重
轻
半保留复制
全保留复制
弥散复制
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
中
实验处理：
将15N标记的大肠杆菌培养在14NH4Cl的培养基中。检测子代噬菌体的DNA。
实验结果：
子一代DNA只有一种：15N//14N。
后续子代DNA均有两种类型：15N//14N
和14N//14N。
上述实验结果符合半保留复制的预期。
2.3.3.2 DNA半保留复制的实验证据——原核生物
重
轻
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
中
BrdU可以用代替碱基T与碱基A进行互补配对。
若DNA中含有T，这样的DNA构成的染色（单）体经吉姆萨染色呈深色；若DNA中只含有BrdU，这样的DNA构成的染色（单）体经吉姆萨染色呈浅色。
含有T，染成深色
只含有BrdU，染成浅色
染色体
DNA
染色体中含有T
置于不含T含BrdU的培养基中培养
第一次有丝分裂中期
第二次有丝分裂中期
预测：
全保留和弥散复制时，第一次和第二次有丝分裂中期染色单体的染色情况？
置于不含T含BrdU的培养基培养
深
深
深
浅
深
DNA聚合酶
DNA聚合酶
子链
解旋酶
5′
3′
5′
5′
DNA复制的过程
解旋——在能量驱动下，解旋酶解开DNA双螺旋
合成子链——DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链
复旋——每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
2.3.3.3 DNA复制的过程
DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
2.3.3.3 DNA复制的过程
DNA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
2.3.3.3 DNA复制的过程
提示：
脱氧核苷酸链的合成方向是5′→3′，这也是核苷酸链的方向。
将单个核苷酸加到已有链的3′-端
子链延伸方向
子链延伸方向
5′
3′
5′
3′
5′
3′
引物
DNA聚合酶
5′
利用酶将
引物切除
DNA聚合酶将
“缺口”补齐
用酶连接DNA片段
5′
3′
5′
3′
5′
5′
5′
3′
引物
DNA聚合酶
端粒DNA
……
5′
……
3′
3′
……
……
5′
……
……
5′
3′
……
3′
5′
……
提示：
正常情况下，端粒DNA随着复制次数增加而逐渐变短。
解：先求解这段双链DNA分子中鸟嘌呤（G）有多少个？
A1
1
2
T1
G1
C1
T2
A2
C2
G2
例题：若某段双链DNA分子有2n个碱基，一条链上的碱基A的含量占该链碱基总数的a%，碱基T的含量占该链的b%。则将这一段双链DNA分子复制8次，一共需要消耗多少鸟嘌呤？
？
2n
占该链的a%
占该链的b%
？
n
G1＋G2
=G1＋C1
=n-A1-T1
=n-n×a%-n×b%
=n（1-a%-b%）
解：再求解这段双链DNA分子复制8次需要消耗多少鸟嘌呤（G）？
例题：若某段双链DNA分子有2n个碱基，一条链上的碱基A的含量占该链碱基总数的a%，碱基T的含量占该链的b%。则将这一段双链DNA分子复制8次，一共需要消耗多少鸟嘌呤？
复制8次，共生成28个双链DNA片段。
28个双链DNA片段中含有28×n（1-a%-b%）个鸟嘌呤。
作为最初模板的那一段双链DNA分子中的鸟嘌呤不是利用原料合成的。
故复制8次消耗的原料鸟嘌呤数量为（28-1）×n（1-a%-b%） 。

展开更多......

收起↑