天津市梅江中学高中生物必修二教学课件DNA半保留复制的证据共26页文档

B.若子代T₂噬菌体均同时含32P和35S,则该T₂噬菌体只繁殖了一代
C.这M个子代T₂噬菌体中，含32P的T₂噬菌体所占的比例为1/M
有2个，故其所占的比例为2/M,C 错误。培养足够长的时间，会出现 不含32P而含35S的T₂噬菌体，但一般不会出现含32P的大肠杆菌，D 错 误。
3 、在一个密闭的容器里，用含有同位素13C的脱氧核苷酸合成一个 DNA分子，然后加入普通的含12C的脱氧核苷酸，经n次复制后，所得DNA 分子中含¹2C的脱氧核苷酸链数与含13C的脱氧核苷酸链数之比是
特点 半保留复制；边解旋边复制；多起点复制；双向复制
结果 子链与母链结合，构成两个相同的新的DNA分子
意义 保持了遗传信息的连续性
总结规律
规律1:若 一 个DNA 复制n次。
1.在子代中共形成 2n 个DNA, 其中含有亲代
DNA链的DNA分子数 2 0 2.含有亲代DNA链的DNA分子数占DNA分子总
D . 含 1 0 0 个 碱 基 对 ( 其 中 胞 嘧 啶 6 0 个 ) 的 DNA复 制 3 次 共 需 要 2 8 0 个
2、用 DNA双链均被32P标记的一个T,噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌， 一段时间后释放出出了M个子代T₂噬菌体。下列有关叙述正确的是
()
A.用32P标记T₂噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法相同
It has not eseaped our notice that the specife pairing we have postulated immediately guggests a p⁰ssible copying mechanism for the genetic materiaI.
Full details of the structure,including the conditions assumed in building it,together with a set of co-ordinatos for the atoms,will be published elsewhere.

2、DNA分子是在什么时间进行复制的？
在减数第一次分裂前的间期
有丝分裂前的间期
5、过程
解旋： 利用能量,在解旋酶的作用下，解 开螺旋，氢键断裂
合成子链： 以解开的每一段母链为模板，按 (碱基配对) 碱基互补配对原则，各自合成与
母链互补的一段子链。
重新螺旋： 每条新链与对应的模板链盘绕成 （形成 双螺旋结构。（不需要酶）一个DNA 子代DNA）形成两个完全相同的子代DNA分子。
DNA复制的实验证据
【 实验过程 】
• 科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时大
肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的，然后将大肠杆菌转移到含14NH4Cl的普通培养
液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离
心后试管中DNA的位置。
2n
(2)子代脱氧核苷酸链数：
①亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。
2n-2n-1= 2n-1
②新合成的脱氧核苷酸链数为2n+1-2条。 2n×2-2=2n+1-2
DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA 分子(15N)复制n代，其结果分析如下： (3)消耗的脱氧核苷酸数： ①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷 酸m个，连续n次复制，需要消耗该脱氧 核苷酸数为 m·(2n－1) 个； ②复制n次后，所需该脱氧核苷酸数
时间：细胞分裂前的间期 场所：主要在细胞核中,少数在线粒体、叶绿体中
条件：能量、酶（解旋酶和DNA聚合酶）、模板、 原料（4种游离的脱氧核苷酸）等
过程：解旋、合成子链、重新螺旋（具体步骤） 特点： 边解旋边复制，半保留复制
：
结果：一个DNA分子就形成两个完全相同的DNA ： 分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过

子二代
二、DNA半保留复制的实验证据
问题4：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？
二、DNA半保留复制的实验证据
问题4：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）
2．DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数
（1）若一亲代DNA分子含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，经过n次复制需 要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为： 2n×m-m =m（2n-1）。 （2）第n次复制所需腺嘌呤脱氧核苷酸数目为：
m（2n-1）- m（2n-1-1） =m·2n-1。
课堂小结
★时间：细胞分裂前的间期
二、DNA半保留复制的实验证据
假说-演绎法 【作出假设】DNA复制是一种半保留式的复制 每个子代DNA均由1条母链和1条子链组成。
二、DNA半保留复制的实验证据
问题1：如果DNA是半保留复制，复制后得到 的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的? 问题2：如果要在实验中直观地区别、“标识” 母链或子链，可以采取什么办法？
二、DNA半保留复制的实验证据
问题1：如果DNA是半保留复制，复制后得到 的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的? 问题2：如果要在实验中直观地区别、“标识” 母链或子链，可以采取什么办法？
亲 代
子 一 代
子二代
二、DNA半保留复制的实验证据
问题3：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原子？
解旋
条件 ★过程 合成子链

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

学生活动1:演绎推理
亲 代：15N/15N-DNA (全部) 子一代：15N/14N-DNA (全部) 子二代：15N/14N-DNA(1/2)
14N/14N-DNA(1/2)
亲代DNA分 子
问题３: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分子通常是随 机混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？
（5）DNA的复制是半保留复制 得出结论
例题.某双链DNA分子， 经3次复制后，所得到 的第四代DNA分子中， 含有原亲代DNA链的分
子数是（ B ）
A.1 B. 2 C. 3 D. 4
三、DNA分子的复制过程 学生活动3:请大家阅读课本第54页的内容， 思考并回答下列问题
1. 复制的概念 2. 复制的时间
3. 复制的场所 4.复制的过程 5. 复制的条件 6. 复制的特点 7. 准确复制的原因 8. 复制的意义
三、DNA分子的复制过程
1.概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
2.复制的时间： 细胞分裂间 有丝分裂间期期、减数第一次分裂前的间期
3.复制的场所：
真核生物： 细胞核（主要） 叶绿体、线粒体 原核生物： 细胞质（拟核、质粒）
可以通过密度梯度离心使其发生分层 (15N质量大于14N)
思考：按照我们刚才的演绎推理，亲代、子一 代、子二代应该会出现怎样的DNA带呢？
亲代：
子一代：
子二代：
二、DNA半保留复制的实验证据
验 出现了DNA的三条带
亲代： 子一代：
子二代：
得出结论：
DNA的复制方式：半保留复制
三、DNA分子的复制过程
4.复制的过程：
1）解旋
利用细胞 提供的能量，在解_旋__酶_的作用 下，把两条螺旋的双链解开；

人 教 版 高 中 生物必 修二第 3章第3 节 《 D NA的复 制》课 件(共3 6张PPT )
⑶ 图中① ②两条带中DNA分子所含的同位素
磷分别是： 31P
，31P 和32P 。
⑷ 上述实验结果证明了DNA的复制方式 是 半保留复制 。
人 教 版 高 中 生物必 修二第 3章第3 节 《 D NA的复 制》课 件(共3 6张PPT )
A．...TTAGGAC … B．…AATGGAC…
C．…AATCCTG… D．…TTACCTG… 、
4.DNA复制的基本条件是（ ） A．模板、原料、温度和酶 B．模板、温度、能量和酶 C．模板、原料、能量和酶 D．模板、原料、温度和能量
5.DNA分子复制能准确无误地进行原因是（ ） A．碱基之间由氢键相连 B．DNA分子独特的双螺旋结构 C．DNA的半保留复制 D．DNA的边解旋边复制特点
半保留复制
复制一次
人 教 版 高 中 生物必 修二第 3章第3 节 《 D NA的复 制》课 件(共3 6张PPT )
子代DNA分子一半是新的， 一半是旧的。
人 教 版 高 中 生物必 修二第 3章第3 节 《 D NA的复 制》课 件(共3 6张PPT )
复制一次
分散复制
新复制的分子中新、旧都有， 且分配是随机组合的。
小样! 我们俩 才是传奇！
人 教 版 高 中 生物必 修二第 3章第3 节 《 D NA的复 制》课 件(共3 6张PPT )
人 教 版 高 中 生物必 修二第 3章第3 节 《 D NA的复 制》课 件(共3 6张PPT )
DNA分子通过复__制__,将遗传信息从亲__代传 给_子_代，从而保持了遗传信息的_连__续_性。

第三节DNA的复制
课件创意@小狗啃骨头（刘永生）
课件引用图片仅限于教学用途
3.3.1DNA分子复制的推测
பைடு நூலகம்
课件创意@小狗啃骨头（刘永生）
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3.3.1DNA分子复制的推测
全保留复制
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半保留复制
弥散复制
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3.3.2半保留复制的实验证据—原核生物
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14N//14N 15N//15N
半保留复制 全保留复制
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弥散复制
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3.3.2半保留复制的实验证据—真核生物
染色体
DNA 染色体中只含有T
置于BrdU中培养
第一次有丝分裂中期
置于BrdU中培养
课件创意@小狗啃骨头（刘永生）
第二次有丝分裂中期
第二次分裂中期
课件引用图片仅限于教学用途
3.3.3DNA分子复制的过程
I. 什么是DNA复制？ II. DNA复制发生在何时？ III.简述DNA复制的过程。 IV.DNA复制需要哪些条件？ V. 为什么说DNA复制是边解旋边复制？ VI.DNA复制为什么如此准确？ VII.DNA准确复制有什么意义？
课件创意@小狗啃骨头（刘永生）

任务活动
【资料】 沃森和克里克提出DNA分子半 保留复制假说后,有人提出DNA分子全保 留复制的假说,也有人提出DNA分子弥散 复制的假说。弥散复制是指以亲代为模板 进行的部分复制,在复制过程中亲本DNA 双链被切割成小片段,分散在新合成的两 个DNA双链分子中, DNA分子复制方式的 三种假说图解如下:
(√ )
【当堂小结】
教师备用习题
1.某一DNA分子的两条链用放射性
32P标记后,在不含32P的培NA分
子个数是
( D)
A.7
分含有不同氮元素的DNA。 4.实验结论:DNA的复制是以
半保留 的方式进行的。
预习梳理
三、DNA复制的过程 1.DNA复制的概念:以 亲代DNA 为模板合成 子代DNA 的过程。 2.时间:在真核生物中,这一过程是在 细胞分裂前的间 期,是伴随着
染色体 的复制而完成的。 3.过程:DNA复制是一个 边解旋边复制 的过程,需要 模板 、 原料 、
小 (轻带),一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中(中带)。
任务活动
轻带(密度最小):DNA分子两条链都只含 14N ,离心时在试管的上部;中 带(密度居中):DNA分子一条链含 15N ,一条链含 14N ,离心时在试 管的 中 部;重带(密度最大):两条链都含 15N 的双链DNA分子,离心 时在试管的 下 部 。 2.实验假设:DNA分子以半保留方式复制。 3.实验预期:第一代离心后应出现中带DNA,第二代离心后出现轻带和中 带DNA。
中的一条单链
D.一个DNA分子复制后产生两个DNA分子,一个为
亲代DNA分子,另一个为子代DNA分子
[解析] DNA分子复制时, 分别以解开的两条单链为 模板,合成两条新链,每条 子链和相应的母链构成一 个新的DNA分子,因此每 一个子代DNA分子均保留 了其亲代DNA分子中的一 条单链,故选C项。

小颗粒
中颗粒 大颗粒
（二）实验过程：
大肠杆菌在含15N的培养基中生长若干代
转移到 N的 培养液中
14
15
15 N/ N 的DNA 重带
细胞分裂一次
15
14 N/ N 的DNA 中带
细胞分裂两次
14 15
14 N/ N 的DNA 轻带
14
N/ N 的DNA 中带
【题2】将大肠杆菌放在含 15 N的环境中若干代后，转移到含 14 N的环境中 继续培养，当DNA复制到第n次时，进行密度梯度离心，其中重密度DNA
【题5】如果把细胞中的一个DNA分子用32P进行标记，此细胞经过 4次有丝分裂，则含有的标记链数和含有标记链的DNA分子数分别 占总数的（ C ）
A.1/30，1/32
C.1/16，1/8
B.1/16，1/15
D.1/8，1/4
脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则
合成子链。
（3）螺旋化:每条子链与其对应的母链 盘绕成双螺旋结构。
5.特点：边解旋边复制；半保留复制 亲代DNA分子的两条母链。 模板：____________________________
6.条件：
细胞中游离的4种脱氧核苷酸。 原料：_____________________________ ATP 能量：________ DNA解旋酶，DNA聚合酶、DNA连接酶等。 酶：___________________________________
进行。
【题1】如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
B
A.图中DNA分子复制是从多个起点开始的
B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制的过程需要解旋酶

利用细胞提供的能量，解开 解旋DNA双螺旋分子链（解旋酶催 四种游离的脱氧核苷酸为原 料,利用碱基互补配对原则合 成两条新的子链（DNA聚合酶
复旋催：化子）链和母链重新螺旋形成 两个DNA
母链（旧链） 半保留复制
子链（新链）
三种模型：
全保留式
半保留式 混合式
（弥散复制）
• 一个用15N标记的DNA分子有1200个碱基对，其中腺嘌呤700 个．该DNA分子在无放射性标记的溶液中复制2次，则（ ） A．复制完成后，具有放射性的腺嘌呤共有1400个
• B．复制完成后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总 数之比为3：1
• C．复制过程中，共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸1500个 • D．含有放射性的DNA分子的两条链都有放射性

①
②
③
④
2. 减数分裂中子染色体标记情况（一对同源染色体）
15N标记
规律：形成的4个子细胞中的每条染色体均带有标记。
五、DNA复制与细胞分裂染色体标记问题
3. 规律总结：一个含有2n条染色体的细胞，其染色体DNA的 两条链都被标记，连续分裂两次，产生4个子细胞。 （1）若进行有丝分裂，则含有标记的子细胞数为2或3或4； 一个子细胞中被标记染色体数为0~2n条。 （2）若进行减数分裂，则含有标记的子细胞数为4；每个细 胞中有n条染色体被标记。
二. DNA半保留复制的实验证据
假说—演绎法
1. 提出问题
15N 15N
P:
2.作出假设 3.演绎推理 4.实验验证
14N复制 15N 14N
F1:
14N复制
15N 14N 14N 14N
F2:
提出DNA离心
细胞分 裂一次
转移到含 14NH4Cl的培 养液中
提出DNA离心
细胞再 分裂一次 提出DNA离心
1.DNA分子数： （1）子代DNA分子数是多少？ （2）子代DNA (含14N)分子数是多少？ （3）(只含)含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数是多少？ （4）不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数是多少？
2.脱氧核苷酸链数： （1）子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是多少？ （2）亲代脱氧核苷酸链数(15N)是多少？ （3）新合成的脱氧核苷酸链数(14N)是多少？
合作探究二：将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养， 若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个。
（1）1次复制需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ （2）2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ （3）n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？