人教版必修二第三章 基因的本质 第3节 DNA的复制(32张PPT)

和
DNA分子是怎样由一个复制成两个的呢？
沫若中学 刘建英
一、对DNA分子复制的推测
亲代DNA 2、半保留复制： 形成的分子一半 是新的，一半是 旧的
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
母链
子代DNA
+
全保留复制
或
+
半保留复制 蓝色为子链
红色为母链
二、设计实验 如何设计实验来探究DNA是如何复制的？ 1、从结果入手：验证子代DNA两条链的来源
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？
解：因为A=ma%，A=T、G=C， A+T=2ma%， 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%） DNA复制n代后子链数=2(n+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%）
若子代DNA两条链都是母链或都是子链 _________________，为全保留复制 一条母链一条子链 若子代DNA两条链____ __________，为半保留复制
同位素标记法 2、如何区分母链和子链：
15N标记母链，14N标记子链
3、如何将不同标记的DNA分开呢？
密度梯度离心 提取DNA，进行密度梯度离心
31P 31P 和32P
6．用15N标记的一个DNA分子,放在含有14N 的培养基 中复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的 比例和占全部DNA单链的比例依次是 A 1 ／ 2， 1／ 4 B 1 ／ 4， 1／ 8 C 1／4，1／16 D 1 ／ 8，1／8 7．某DNA分子有2000个脱氧核苷酸，已知它的一条 单链上碱基A：G：T：C＝1：2：3：4，若该分子复 制一次，则需腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是（ ） A．200 B．300 C．400 D．800
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提问：有人认为DNA复制就像洗相片一样， 有一张底片就可以洗出许多相片来。这种 说法对不对，为什么？ 与洗相片不同，因为DNA分子的复制结果并 没有形成一个完整的新的DNA分子，而是形成了 一半新、一半旧的两个DNA分子。 1DNA→2DNA单链（母）→2母＋2子 →（母十子）＋（母十子）→2DNA
（2）第n次复制，DNA分子由2 (n-1)个增加到2n个， 增加2 (n-1)个，所以需要ｍ×2（ｎ－１）个。
规律1：亲代DNA复制n代后，DNA分子 n 2 数为＿＿＿，含亲代母链的DNA分子数 2个 为＿＿＿，不含亲代母链的 DNA分子数 n－2 2 为＿＿＿＿ n
2/（2 ×2－2）
n 1/2 变通：亲代母链与子代DNA链数之比为＿＿＿
15N/14N
轻密 度带
重密 度带
中密 度带
7
4、离体的DNA分子是不能自己独立进行复制 的，怎样才能使DNA复制呢？
利用细胞增殖使DNA复制 （细菌的繁殖） 5、若以大肠杆菌为原料，如何让 亲代DNA获得15N标记？ 大肠杆菌 细胞 将大肠杆菌放入含15NH4CL培 养若干代 6、如何让子代DNA获得14N标记？
实验过程：
15N//15N
重带(下部)
15N//14N
中带(中间)
14N//14N 15N
轻带(上部) 中带(中间)
//14N
实验结果：
结论： DNA复制是以半保留的方式进行的。
三、DNA分子复制的过程（P54）
1、概念： 指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。
2、场所： 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
5.以含有31P标志的大肠杆 菌放入32P的培养液中，培 养2代。离心结果如右： ⑴、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是 图中的：G0 A 、G1 B 、G2 D 。
⑵、G2代在①、②、③三条带中DNA数 的比例是 0:2:2 。 ⑶、图中 ① 、②两条带中DNA分子所含的同
位素磷分别是： ， 。 ⑷、上述实验结果证明了DNA的复制方式 是 半保留复制 。
有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期 3、时期： 模板：DNA的两条母链 原料： 游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T） 4、条件 能量：ATP 酶： DNA解旋酶、DNA聚合酶等（作用于哪个化学键？） 5、复制过程：解旋→合成互补子链→形成子代DNA 6、复制特点（1）边解旋边复制（多起点） （2）半保留复制 7、准确复制原因 ①独特的双螺旋结构提供精确的模板 ②碱基互补配对原则使复制准确无误 8、复制的生物学意义：P
第一类问题：放射性元素标记亲代DNA，求复制 后子代DNA带有标记的比例：
①一个DNA连续复制n次后： DNA分子数= 2n 其中含母链的DNA分子有 2 个， 占子代所有DNA分子总数的 2/2n ； 脱氧核苷酸链数= 2(n+1) 母链数= 2 占全部单链的 2/2(n+1) 。 子链数= 2(n+1) ﹣2 只含子链的分子： 2n-2 含子链的分子：2n 只含母链的分子： 0
三.DNA分子的复制过程
DNA 分子利用细胞提供的能 解旋酶催化（氢键断裂） 解旋： 模板 量，在解旋酶的作用下， 同时进行 使得DNA双链的氢键断裂，
复制: 这样使得螺旋结构的 以母链为模板进行碱基配对 DNA双 （在DNA聚合酶的催化下， 链解开。——DNA分子的双 利用游离的脱氧核苷酸进行碱基配 对） 链象拉链一样被拉开 复制后的DNA（双螺旋） 组成 母链（旧链） 子链（新链）
3.某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个， 则该DNA分子复制3次，需游离的胸腺嘧啶脱氧 核苷酸数为（ B ） A 7(a-m) B 7(a/2-m) C 8(a-m) D 8(2a-m) 解析：C=G=m,T=A=(a-2m)/2，则该DNA分子复制3 次，需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 （a-2m)/2(23-1）=7(a/2-m) 4.具有1000个碱基对的某个DNA分子区段内有600 个腺嘌呤,若连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧 核苷酸数目为( C ) A. 400 B. 600 C. 1200 D. 1800
第二类问题：求复制所需碱基数量：
（1）已知DNA中某碱基数量为m，求复制n次共需要该 (2n－1) 碱基数量： m· （2）已知DNA中某碱基数量为m，求复制第n次所需要 2(n－1) 该碱基的数量: m·
详解：复制一次，产生2个DNA分子；复制n次， 则产生2n个ＤＮＡ分子， 但亲本的一条不算 所以是２ｎ－1个， 所以需要ｍ（２ｎ－１）
用15N标记母链，14N标记子链，复制一代后，提 取DNA进行密度梯度离心， 14N//14N ___________ 的DNA分子位于最上层？ 15N//15N ___________的DNA分子位于最下层？ 15N //14N ___________ 的DNA分子位于中间？
6
15N/15N
14N/14N
某DNA分子碱基总数为m个，含某碱基（比如A）x个,则 互补的碱基（T）为x个，不互补的碱基(A、C、G)为 m/2+x,第n次复制，DNA分子由2 (n-1)个增加到2n个，增 加2 (n-1)个。所以，该DNA分子第n次复制，需要互补的 碱基的游离脱氧核苷酸分子数为：x*2 (n-1)个； 该DNA分子第n次复制，需要不互补的碱基的游离脱氧 核苷酸分子数为：（m/2+x）*2 (n-1)个；
知识回顾
下面是DNA的分子结构模式图，请 用文字写出图中1－10的名称。
• 1. 2. 3. 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤
4.
5. 6. 7. 8.
胸腺嘧啶
脱氧核糖 磷酸 脱氧核苷酸 碱基对
9.
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段 10.
思考：DNA作为遗传物质必须具备哪些特点？ DNA作为遗传物质必须要保持前后代的连续 性。从数目上分析，DNA复制的结果是一个 DNA变成两个DNA。
——练习——
图中一、二、三表示DNA复制的过程
解旋 ，这一过程中，DNA ①一表示______
分子在 解旋酶 的作用下，两条扭成螺旋的
解开 。 长链开始______ ②二表示以母链为模板进行碱基配对 。每条 DNA聚合酶 母链在一些______ ______的作用下，链上的 碱基互补配对原则 与周围环 碱基按照______________________ 脱氧核苷酸 境中游离的__________________ 来配对. 形成两个新的DNA分子 。 ③三表示____________________________
2、下列关于DNA复制的说法，其中不正确的（B） A. DNA复制过程中需要酶的催化 B. DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供 C. DNA 分子是边解旋复制的 D. DNA 复制过程中两条母链均可作模板
能力应用
1. 一个有N15标记的DNA分子放在没有 标记的环境中培养,复制5次后标记的 DNA分子占DNA分子总数的（ C ） A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/32 2. 1个DNA分子经过4次复制,形成16个DNA 分子,其中不含亲代母链的DNA分子为( C ) A.2个 C.14个 B.8个 D.32个
复制过程:
半 保 留 复 制
边 解 旋 复 制
多 起 点 复 制
亲 代 第
第三代
例①若某DNA分子碱基总数为m个，含某碱基x个， 则该DNA分子第n次复制，需要互补的碱基的游离 (n-1)个 x × 2 脱氧核苷酸分子数为：_____________；该DNA分 子第n次复制，需要不互补的碱基的游离脱氧核苷 (n-1)个 （ m/2+x ） *2 酸分子数为：_____ ________
将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基液中 培养
实验结果预测