DNA分子的复制PPT课件

B．1/4轻氮型、3/4中间型 C．1/2轻氮型、1/2中间型 D．3/4重氮型、1/4中间型
[解析] 轻氮(14N)环境中一细菌转移到重氮(15N)环境中 培养相当于复制一轮的时间后，DNA分子全为15N/14N，再返 回轻氮(14N)环境中培养复制两次，产生4个DNA分子，3/4轻 氮型、1/4中间型。
方法技巧提升
[例]
某校的一个生物活动小组要进行研究性学习，对
生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性学习的内容之 一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方 式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA 是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列 实验程序，请完成实验并对结果进行预测。
[答案]
A
(探究创新题)科学家在研究DNA分子复制方式时进行了 如下的实验(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，实验 结果见相关图示)：
(1)为了证明DNA复制的特点为半保留复制，请设计完成 实验三(用图示和有关文字补充在上图中)，并画出结果C。 (2)该过程中，实验一、实验二起________作用。若用
1．运用DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸 数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来， 不需消耗原料。 2．在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还 是第n次复制。
典 例 导 析
实验室内模拟DNA复制所需的一组条件是 ( ) ①有关酶 ②能量 ③DNA模板 ④RNA引物 ⑦适宜的光照
3．实验结果应是： (1)一条带是其密度最大，最靠近试管底部，可用 ________表示。 (2)一条带是其密度居中，位置也居中，可用__________ 表示。 (3)一条带是其密度最小，离试管底部最远，可用 ________表示。

子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；③两条链间的碱基通过氢键
互补配对。
＊技巧点拨＊
DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆 五种元素：C、H、O、N、P； 四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸； 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基； 二条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链； 一种螺旋：规则的双螺旋结构。
＊随讲随练＊
1.同源染色体上的DNA分子之间一般不同的是 A.碱基序列 B.碱基种类 C.（A+G）/（T+C）的比值 D.碱基互补配对方式
(A )
考点二 DNA分子的复制
【例2】［2009年江苏高考题］下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示
意图，有关叙述错误的是
(A )
A.图中DNA分子复 制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率 【解析】本题考查真核生物DNA复制所需的条件及特点。图示DNA分子的 不同片段解旋程度不同，所以多起点复制不是同步进行的。
科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌 大约每20min分裂一次，实验结果如图所示)。
(1)复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要等（至少答两点）。 能量、相应的酶、适宜的温度和pＨ
(2)为了证明DNA复制的特点为半保留复制，请设计实验三(用图示和有关 文字进行补充)，并画出结果C。
(3)该过程中，实验一、实验二起作用是 对照 。
“实验组”与“对照组”确认 一个实验通常分为实验组和对照组。一般情况下，把改变实验 变量处理的一组称为实验组；处于正常状态的一组（没有改变实验 变量）称为对照组。 例如：验证“光是植物生长的必要条件”实验分为两组。A组 处在光照下，B组处在黑暗中，则A组为对照组，B组为实验组。

中连续繁殖四代，a、b、c为三种ＤＮＡ分子：a只含１５Ｎ，b同时
含１４Ｎ和１５Ｎ，c只含１４Ｎ，如下图，这三种ＤＮＡ分子的比例正
•Con确ten的t 是
( D)
【解析】假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子 总数为16n，其中，只含１５Ｎ的DNA分子为０个,同时含１４N和１ ５Ｎ的有2n个，只含１４Ｎ的有14n个，它们呈现Ｄ图所示的比例。
的噬菌体所占的比例是Fra bibliotek•Content
A. １
B. 2
C.n
n
n
（ B）
D.1/2
【解析】亲代噬菌体的ＤＮＡ用３２Ｐ标记后，在细菌中利用 细菌的化学成分进行复制，因为ＤＮＡ的复制是半保留复制，亲 代噬菌体ＤＮＡ分子的两条脱氧核苷酸链将被保留下来，并代代 传递下去，最后，在形成的子代噬菌体中总是有两个含有亲代噬 菌体ＤＮＡ初始母链的。
2.细菌先在含有１４Ｎ的环境中培养，然后转到含有重氮（１５Ｎ）的环
•Co境于nt两中en次，t 连经续过复相制当的于时一间次后复，制分的析时细间菌，Ｄ再Ｎ转Ａ到组含成14N，的结环果境应中为，（经过Ａ相当）
可能的答案
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
１４Ｎ ３／４ １／４
— １／２
ＤＮＡ 居中
１／４ ３／４ １／２ １／２
第三节 DNA 的 复 制
一、对DNA分子复制的推测 •Cont假en说t ： 半保留 复制方式。
1.提出者： 沃森和克里克 。 2.内容：
（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：以 解开的两条单链 作为复制的模板，游离的脱氧 核苷酸依据 碱基互补配对 原则，通过形成 氢键 ，结合到作为

将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。
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。
课堂巩固
1.将在含15NH4Cl的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培 养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说
巩固提升
4.用32P标记了某玉米体细胞(正常体细胞含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细
B 胞转入不含32P的培养基中培养，完成了两次细胞分裂。下列有关叙述错误的是( )
A.在第一次细胞分裂的中期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染 色体数分别是20和20
B.在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染 色体数分别是40和40
讨论： 1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereochemical arguments.
四、DNA复制相关计算
(3)过程：用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂， 情况如图所示：
第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA； 第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，可能子细胞的所有染色体都含15N，也可能子细胞

①解旋——在能量驱动下， 提示：DNA聚合酶的合成方向是5´→3´，这也是核苷酸
解旋酶将DNA双螺旋解开 链的方向
友情学校：大庆实验中学
课件创意：一生唐
三、DNA复制的过程
5.条件：
(1)模板：亲代DNA的两条链(两条母链)
(2)原料：四种脱氧核苷酸(No:A、G、C、T)
(3)酶：解旋酶、 DNA聚合酶等
染色体
置于不含T含BrdU 的培养基培养
DNA
置于不含T含BrdU 的培养基培养
染色体中只含有T
第一次有丝分裂中期
预测全保留和弥散复制时，第一次和第二 次有丝分裂中期时染色单体的染色情况？
友情学校：大庆实验中学
第二次有丝分裂中期
课件创意：一生唐
二、DNA半保留复制的实验证据---真核生物
实验结果符合半 保留复制的预期
旁栏.思考
第一代只出现一条居中的DNA条带，
这个结果排除了哪种复制方式？ 【答案】第一代只出现一条居中的DNA
条带，这个结果排除了全保留复制的
方式。
友情学校：大庆实验中学
真核生物的DNA复制可以采用上述方法研 究吗？为什么？
课件创意：一生唐
二、DNA半保留复制的实验证据---真核生物
BrdU可以用代替T与碱基A进行互补配对。 若DNA中含有T，则染色体经吉姆萨染色为深色； 若DNA中只含有BrdU，则染色体经吉姆萨染色为浅色。
友情学校：大庆实验中学
第二次有丝分裂中期
课件创意：一生唐
三、DNA复制的过程
回顾学过的知识及认真观看以下视频回答问题 1.主要的遗传物质是什么？ 2.DNA 分 子 主 要 存 在 哪 里 ？
亲代DNA复制
-A

（ C）
A、76% B、5% C、19% D、38%
习题
6：某生物遗传物质中嘌呤占58%，嘧啶占42%，此生物可能
是（ C ）
A 噬菌体 B 小麦 C 烟草花叶病毒 D 任何细胞生物
7：将用15N标记的一个DNA分子放在含14N的培养基中
让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA
分子的比例是多少？含有15N的脱氧核苷酸单链占全 部单链的比例是多少？（ B ）
习题
1：DNA的一条链上A+G/T+C=0.4,那么在其互补
链上和整个DNA分子中,上述比例分别是( B )
A.0.4和0.6
B.2.5和1.0
C.0.4和1.0
D.0.6和1.0
2：对从某中生物组织提取的DNA进行分析，得知G 和C之和占DNA分子全部碱基总数的46%，其中一 条链（称为H链）的碱基中，A（腺嘌呤）占该碱 基总数的28%。请问：与H链互补的DNA链中腺嘌 呤（A）占该链全部碱基总数的百分比是多少？
基因重组 新基因型
变异
基因突变 新基因
变异
染色体变异
传递信息
遗传病与优生
基因频率改变 生物进化 现代生物进化论
遗传和变异
遗传的物质基础(DNA)
1、DNA是主要的遗传物质
◆证明DNA是遗传物质的科研方法及经典实验
1）证明DNA是遗传物质的一般方法是：设法将DNA和蛋白质分
开，单独、直接地去观察DNA的作用
☻分析子代噬菌体中 的放射性同位素
☻结果：
2个噬菌体含32P，
n个噬菌体含31P；
n个噬菌体都不含35S
例题1：有人试图通过实 验来了解H5N1禽流感病 毒侵入家禽的一些过程， 设计实验如右图：

不消耗
导练
5.一个带有同位素15N标记的DNA分子，以含14N的脱氧核苷酸为原料，连续复制三次，
在合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA分子占
√ A.12.5% B.25%
C.50%
D.100%
解析 同位素15N标记的DNA分子，以含14N的脱氧核苷酸为原料，连续复制三次， 合成的子代DNA分子共有23＝8(个)，DNA复制具有半保留复制的特点，其中带有15N 标记的DNA分子只有2个，故在合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA分子占2/8＝ 1/4＝25%。
人教版高中生物 必修2
第3章 基因的本质
第3节
DNA的复制
1 运用假说—演绎法探究DNA的复制方式(难点)。 2 概述DNA通过半保留方式进行复制(重点)。 3 理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
问题探讨
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结 构的那篇著作短文的结尾处写道：“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”
<
>
DNA的复制过程中相关计算规律
活动3 DNA复制过程中相关计算规律
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：
第一代
15N
15N
第二代
15N 14N
14N
15N 21
亲代
14N 14N 14N 14N 22
第三代
23
活动3 DNA复制过程中相关计算规律
2 发生时期： 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂 前的间期，随着染色体的复制而完成的。
3 场所： 主要是细胞核（线粒体、叶绿体）

15NH4Cl
细胞分裂一次
提取DNA离心
亲代
细胞再分裂一次
提取DNA离心
子一代
提取DNA离心
子二代
重带
中带
轻带 中带
实验结果与半保留复制的假说吻合，说明DNA的复制是以半保留复制的方式进行的
二、DNA半保留复制的实验证据
该实验需要进行几次离心观察？
3次
子一代的实验结果，可以排除哪种复制方式？
全保留复制
C．孟德尔预测“F1测交时子代会出现1：1：1：1的性状分离比”属于“演绎推理”
D．梅塞尔森和斯塔尔观察到与演绎一致的现象后，得出“DNA以半保留方式复制”
的结论
1．生物学发展过程中，科学家运用了各种标记技术，并取得了很多
科研成果。下列有关叙述，错误的是（ A ）
A．1970年科学家用同位素标记法证明了细胞膜的流动性 荧光标记法 B．赫尔希和蔡斯用放射性同位素35S和32P标记的噬菌体分别侵染细 菌，证明了DNA是噬菌体的遗传物质 C．科学家用15N和14N同位素，证明了DNA的复制是半保留的方式进行 D．卡尔文利用14C标记二氧化碳来追踪了光合作用中碳原子的转移途 径
(3)需要消耗的碱基数（脱氧核苷酸数）：
设DNA分子中某碱基数为m ①复制n次共需要某碱基的数目= m∙（2n-1）
②第n次复制需要某种碱基的数目 = m∙（2n-2n-1） = m∙2n-1
亲代DNA不需要再 另外消耗碱基
2.1 DNA复制的过程
阅读课本P54思考如下问题：
1.DNA分子复制的概念是什么? 2..DNA分子复制过程需要哪些条件? 3.DNA分子复制过程怎么进行? 4.DNA分子复制的意义？
复制方向
复制方向

5. DNA复制 DNADNA是生物遗传的主要物质基础， 生物机体的遗传信息以密码的形式贮 存在DNA分子，并通过DNA的复制由亲 代传递给子代，遗传信息从DNA转录 给RNA，然后再翻译成特异的蛋白质， 以执行各种生物功能。
5.1 DNA复制的特点 The Characteristics of DNA Replication
共有两种类型：
TOP Ⅰ：使双链超 螺旋DNA转变为松 弛型环状DNA。 TOP Ⅰ在复制叉前一 段DNA断开一个磷酸 二酯键，使DNA链断 开，使得断开的DNA 链可绕着另一条完整 的DNA链自由转动， 最后再由TOP I重新 连上磷酸二酯键。影 响转录活性。
TOPⅡ ： 使松弛型环状 DNA转变为负超 螺旋DNA， 又称促旋酶。 TOP Ⅱ同时断 开DNA的双链， 形成暂时的断裂， 然后再与一个双 链DNA结合封 上断口,在复制 叉处消除由于 DNA解螺旋而 产生的超螺旋。 与复制有关。
复制起始分子机 制（六个步骤）
A.DnaA(ATP)Hu识别、 结合9bp重复序列；
B.Hu使DNA双链弯曲 ；
Hu makes DNA bend
HU ATP+DnaA 13 bp 9bp
DnaB (helicase) DnaC (helicase loader)
C.DnaB/DnaC蛋白复 合体结合解链区； SSB结合单链DNA；
A.一个RNA序列在模版上被合成， RNA链（RNA引物）的3‟-OH 自由端会被DNA聚合酶延伸。 这种方法通常在复制细胞DNA 时被使用，也被一些病毒使用。 B.一个事先形成的RNA和模版配 对，允许它的3‟-OH端被用来引 导DNA的合成。这种机制在反 转录病毒中被用来引导RNA的 反转录。

04
原料
脱氧核苷酸是合成新链的基本原料， 包括脱氧核糖、磷酸和含氮碱基。
DNA复制的特点
半保留复制
半不连续复制
双向复制
精确性高
DNA复制后，每条新链 都保留了原来模板链的
一半序列。
DNA复制时，前导链连 续合成，后随链不连续
合成。
DNA复制时，两条链同 时进行复制，形成两个
子代DNA分子。
DNA聚合酶具有校对功 能，能够保证复制的精
02
DNA复制是生物体生长、发育和 繁殖的基础，是遗传信息传递的 关键环节。
DNA复制的过程
DNA解旋
DNA双链在解旋酶的作用下解 开，形成单链模板。
校对与修复
合成过程中存在校对和修复机 制，确保新合成的子链准确性 。
DNA复制起始
DNA复制起始于特定的起始点 ，由特定的起始蛋白激活。
合成子链
DNA聚合酶按照单链模板的顺 序，合成新的子链。
高中生物必修二DNA的复制课件
• DNA复制的概述 • DNA复制的条件和特点 • DNA复制的过程和机制
• DNA复制的调控 • DNA复制的错误与修复 • DNA复制的应用与展望
01 DNA复制的概述
DNA复制的定义
01
DNA复制是指DNA双链在细胞分 裂前，通过复制的方式，将遗传 信息传递给下一代的过程。
考古研究等，促进相关领域的发展。
THANKS 感谢观看
DNA复制的研究展望
探索DNA复制的分子机制
01
深入研究DNA复制的分子机制，了解DNA复制过程中各种蛋白
质的作用和相互调控关系。
开发新型DNA复制技术
02
探索新的DNA复制技术，提高DNA复制的速度、准确性和效率

3'
DNA
AT P
AT P
CT GA
AG TC
C G
GA
CC T G
T A TGCA TGA T CGAGC T T
G
T
A T ACGT AC TAGC TCGAA
聚 合
A
3'
酶
5'
T
5'
3'
A
C T A T G C A T G A T C G A G C T T 5'
A T ACGT AC T AGC T CGAA
能 由细胞提供 量 (如ATP提供)
游离的脱氧核苷酸 DNA解旋酶
DNA聚合酶 新合成的子链
DNA聚合酶
知识拓展
人体细胞某DNA的长度为200×10-9m，复制速度为5 ×10-9m/s，但经 检测却发现此DNA的复制只需5s的时间。此事实说明什么？ 具多个复制起点，使得复制能在较短时间内完成。
➢ 图中DNA分子是边解旋边双向复制的； ➢ 图中DNA分子在复制速率相同的前提
问题5：要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，但实 验中，复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个 问题？
通过密度梯度离心使其发生分层（15N质量大于14N）
15N/15N-DNA（重链）、
15N/14N-DNA（中链）、 轻带 14N/14N-DNA（轻链）、 中带 这3种DNA离心后在试管 重带 在位置如右图所示：
下，由于复制环大小不一，所以复制 的时间不同，其中右侧最早（右侧环 大，先复制；左侧环小，后复制） ➢ 真核生物的这种复制方式大大提高了 复制速率；
三、DNA复制
4.DNA复制的特点 （1）边解旋边复制 （2）半保留复制 （3）多起点复制

Ａ．细胞①形成过程中没有发生基因重组 Ｂ．细胞②中最多有两条染色体含有 32Ｐ Ｃ．细胞②和细胞③中含有 32Ｐ的染色体数相等 Ｄ．细胞④～⑦中含 32Ｐ的核ＤＮＡ分子数可能分别是 2、1、1、1
解析 分析题图可知，细胞①处于减数第一次分裂前期，Ｈ、ｈ所在同源染 色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，导致发生基因重组，Ａ项错误。根 据ＤＮＡ分子半保留复制特点，1 个精原细胞（ＤＮＡ中的Ｐ都为 32Ｐ）在不含 32Ｐ的培养液中正常培养，经过一次有丝分裂产生的子细胞中，每条染色体中的 ＤＮＡ分子一条链含有 32Ｐ，另一条链不含 32Ｐ，该子细胞经过减数第一次分裂 前的间期，ＤＮＡ分子复制，形成的细胞①中每条染色体只有一条染色单体的Ｄ ＮＡ分子的一条链含有 32Ｐ（细胞①中共四条染色单体含有 32Ｐ），细胞①形成 细胞②发生了同源染色体分离和着丝点分裂，正常情况下，细胞②有两条染色体 含有 32Ｐ（分布在非同源染色体上），但根据题图可知，Ｈ基因所在的染色体发
科学思维之微专题2 结合同位素标记研究细胞分裂中的ＤＮＡ复制
1．同位素标记法
同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性 质不会改变。科学家可通过追踪同位素标记的化合物，研究细胞内的元素或化合 物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、 反应机理等。一般常用的标记元素有 3Ｈ、14Ｃ、15Ｎ、18Ｏ、32Ｐ、35Ｓ等。
2．ＤＮＡ复制过程和特点
（1）过程：边解旋边复制。解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核 苷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。
（2）特点：新合成的每个ＤＮＡ分子中，都保留了原来ＤＮＡ分子中的一条 链，这种复制方式被称为半保留复制。
3．细胞分裂中的某些重要过程分析

1、概念：
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
2、时间：
细胞分裂间期
（有丝分裂的间期和减Ⅰ前的间期 ）
3.场所：
主要在：细胞核， 其次在：细胞质的线粒体、叶绿体等部位。
4.条件: 模板： DNA解旋后的两条链(母链)
原料：四种游离的脱氧核苷酸（ATGC） 能量： ATP 酶： 解旋酶、 DNA聚合酶
①互补碱基对间氢键断裂 ②互补碱基对之间形成氢键 ③DNA分子在解旋酶作用下解旋 ④以母链为模板进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构
A．③①②④⑤ B．③④②⑤① C．③①④②⑤ D．①③④②⑤
谢谢聆听
1.沃森和克里克认为DNA是怎样复制？ 2.什么是半保留复制？ 3.除了半保留复制，还有哪些关于DNA复制的方式？
一、对DNA复制的推测
最早提出的DNA复制模型有两种：
1.半保留复制：
形成的分子一半是新的， 一半是旧的
2.全保留复制：
新复制出的分子直接形成， 完全没有旧的部分
亲代DNA
子代DNA
亲代DNA
G
G
C
C
在酶的催化下
A
T
T
氢键已被打C 开
G
C
A
C
A
A A
C
G
G
亲代DNA的一
C 条链作为A 模板
G
T G T T
G
T G
C T
C
T C
A C A A
C G
C AT
GC
T
G
T
T
T
G
G
C
AT GC
A
T
还未解旋
C
G