高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第3章 基因的本質(zhì)第3節(jié) DNA的復(fù)制試講課ppt課件

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沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(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(jī)制?！?br/>堿基互補(bǔ)配對原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？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？
堿基互補(bǔ)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)制可能需要先解開DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過堿基互補(bǔ)配對合成互補(bǔ)鏈。
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。
如何來證明哪個觀點是正確的？
要通過實驗“探究DNA復(fù)制是哪種方式？”關(guān)鍵思路是什么？
關(guān)鍵思路：通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA。
看不見的DNA分子，如何觀察？
DNA以什么方式復(fù)制？
DNA以半保留方式復(fù)制（全保留）
DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)
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；
如何做區(qū)分親代和子代的DNA？
科學(xué)家：梅塞爾森（M.Meselsn）和斯塔爾（F.Stahl）
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。
不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？？
得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標(biāo)記
15N/ 15N-DNA
14N/ 14N-DNA
1/2位于輕帶1/2位于重帶
3/4位于輕帶1/4位于重帶
15N/ 14N-DNA
14N/ 15N-DNA
1/2位于輕帶1/2位于中帶
結(jié)論：DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制
轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中分裂一次
科學(xué)研究的方法——假說演繹法
半保留復(fù)制、全保留復(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
結(jié)論：DNA復(fù)制是半保留復(fù)制
證明DNA半保留復(fù)制的實驗
物理、化學(xué)技術(shù)對生物學(xué)研究具有重要意義！
以親代DNA為模板合成子代DNA的過程
真核細(xì)胞：細(xì)胞核（主要）、線粒體和葉綠體；原核細(xì)胞：擬核病毒：宿主細(xì)胞中（如：噬菌體侵染大腸桿菌）
解旋——在能量驅(qū)動下，解旋酶將DNA雙螺旋解開
合成子鏈——DNA聚合酶以解開的每一條母鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈
復(fù)旋——隨著解旋進(jìn)行，子鏈不斷延伸，每條新子鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)
子鏈皆由5’向3’端進(jìn)行延伸
①模板： ②原料： ③能量 ④ 酶：
解旋酶、DNA聚合酶等
形成兩個完全相同的DNA分子
從子鏈的5' 端向 3' 端延伸
(1)DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板。(2)通過堿基互補(bǔ)配對保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。
將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。
真核生物 DNA 的復(fù)制從多個起點開始進(jìn)行，使得復(fù)制能在較短時間內(nèi)完成。
女性子宮肌瘤細(xì)胞中最長的DNA分子達(dá)36mm，DNA復(fù)制速度約為4μm/min(1mm=1000μm)，但復(fù)制過程僅需40min左右即完成。據(jù)此推測DNA復(fù)制可能具有什么特點？
單鏈DNA嘌呤數(shù)量一定不等于嘧啶數(shù)量嗎？
可能是嘌呤=嘧啶；也可能是嘌呤≠嘧啶，
DNA雙鏈中嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)
有關(guān)DNA中的堿基計算規(guī)律
基本原則：雙鏈DNA中，A=T，C=G
即 A+G=T+C=A+C=T+G
A1 = T1 =
G1 = C1 =
若1鏈有m個堿基，則2鏈有__個堿基，該DNA分子含有堿基總數(shù)是___，共____對。
A1 +A2=A
T=A
C=G
A2+C2+G2+T2
A1+C1+G1+T1
在一個雙鏈DNA分子中A占n%，則A在其中一條單鏈中的數(shù)值能確定嗎？
能確定范圍，0%≤A1≤2n%；
一個DNA分子復(fù)制n次，則有：(1)DNA分子數(shù)（雙鏈） ①子代DNA分子數(shù)= ___________ 個。 ②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)=___________個。 ③不含親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)=___________個。
新合成的DNA分子數(shù)為：______個
(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)（單鏈）①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)=__________條。 ②子代中含有親代脫氧核苷酸鏈數(shù)=__________條。 ③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)= _________ 條。
[例1]某DNA雙鏈中，一條鏈中 ，則互補(bǔ)鏈中的比值是 一條鏈中 ， 則互補(bǔ)鏈中的比值是
[例2]某DNA中A+T占整個DNA堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是（ ） A. 35% B. 29% C. 28% D. 21%
一、概念檢測 P561．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的。 （ ）
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(bǔ)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
二、拓展應(yīng)用1．雖然DNA復(fù)制通過堿基互補(bǔ)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？
可能有6個堿基發(fā)生錯誤，產(chǎn)生的影響可能很大，也可能沒有影響