人教版 (2019)必修2《遗传与进化》DNA的复制教课内容课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》DNA的复制教课内容课件ppt，共58页。PPT课件主要包含了习题检测，学习目标，重难点，问题探讨，假说演绎法，提出问题，DNA是如何复制的，作出假说，推测可能的复制方式，半保留复制等内容，欢迎下载使用。
DNA复制的推测——假说-演绎法
DNA的复制及相关计算
1.运用假说一演绎法探究DNA的复制方式， 概述DNA通过半保留方式进行复制。2.通过对DNA半保留复制方式的学习， 理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础3.概述DNA复制的条件、过程和特点
1.运用假说一演绎法探究DNA的复制方式。2.DNA复制的条件、过程和特点。
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。”
in the fllwing cmmunicatins. We were nt aware f the details f the results presented there when we devised ur structure, which rests mainly thugh nt entirely n published experimental data and stere-chemical arguments. It has nt escaped ur ntice that the specific pairing we have pstulated immediately suggests a pssible cpying mechanism fr the gengtic material. Full details f the structure, including the cn-ditins assumed in building it , tgether with a set f c-rdinates fr the atms, will be published elsewhere.
1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？
科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的实验证据之上。
①DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；②解开的两条单链分别作为复制的模板，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；③新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链， 这种复制方式被称做半保留复制。
新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。
新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。
3. 分散复制（弥散复制）
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。
1958年，美国生物学家梅塞尔森（M.Meselsn）和斯塔尔（F.Stahl）以大肠杆菌为材料，利用15N和14N进行同位素标记，将亲代DNA全部标记为15N，并将其放入14N的环境中培养。15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
同位素标记法、密度梯度离心法
标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。
15N / 14N-DNA
15N / 15N-DNA
14N / 14N-DNA
证明DNA的复制是半保留复制
四、实验验证，得出结论
有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期,随着染色体的复制而完成。（真核生物）
指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。
（1）解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。
（2）定序：游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条 母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。
（3）合成子链：在DNA聚合酶的催化下从母链的3'端把子链的脱氧 核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
合成方向：子链的5'端→ 3'端
（4）形成子代DNA分子： 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
③新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？
结果:形成两个完全相同的DNA分子。
①二条母链的碱基顺序是否相同？
②二条子链的碱基顺序是否相同？
①边解旋边复制 (从过程上看)
②半保留复制 (从结果上看)
加快复制速度，减少DNA突变可能
从子链的5' 端向 3' 端延伸
9.DNA精确复制的原因
（1）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
（2）通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。（两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中）
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。
1.下面是DNA复制的有关图示。A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→F表示哺乳动物的DNA复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。
(1)若A中含有48502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，则理论上此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A→C过程分析，这是因为_____________________。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需要约2 h，根据D→F过程分析，是因为________________________。
DNA分子中有多个复制起点
特点2：多起点复制（真核生物）
(3)A→F均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是______________的。
2.如图为真核生物染色体上DNA复制过程示意图， 有关叙述错误的是(　　)
A.图中DNA复制是从多个起点同时开始的B.图中DNA复制是边解旋边双向复制的C.真核生物DNA复制过程中解旋酶作用于氢键D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
A.DNA复制过程中，双链会局部解旋B.Ⅰ所示的DNA链被3H标记C.双链DNA复制仅以一条链作为模板D.DNA复制方式是半保留复制
3.大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌，置于含3H标记的dTTP的培养液中培养，使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断，结果如图所示。下列对此实验的理解错误的是(　　)
二、DNA复制的有关计算
无论DNA复制多少次，含有母链的DNA分子永远只有两条。
(1)1个DNA分子连续复制n代，共产生 个子代DNA分子，子代DNA分子中共有单链 条；其中，旧链 条，新链 条。完全含亲代母链的DNA分子数为 ,不含亲代母链的DNA分子数为 。
(2)亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数为 。
(3)若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：①经过连续n次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸数目为 个。②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸 个。
(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别， 前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。(3)切记在DNA复制过程中，无论复制了几次， 含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”， “含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
特别提醒：“DNA复制”相关题目的4点“注意”
1.含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为（ ）A.240个 B.180个C.114个 D.90个
2.如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是（ ）A.复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶B.DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个C.④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D.子代中含15N的DNA分子占1/2
三、有丝分裂与减数分裂中染色体标记情况分析
复制产生的两个子代DNA分子位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，分别进入两个子细胞中。
以一个细胞中的所有DNA的两条链被标记为例
1.有丝分裂中染色体标记情况分析
用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子
每条同源染色体上的每条染色体单体均带有标记
分裂形成2个子细胞，每个子细胞中的每条染色体均带有标记
分裂形成4个子细胞，子细胞类型有4种组合方式。
①有 的子细胞 带有标记
②③有 的子细胞 带有标记
④ 子细胞带有标记
2.减数分裂中染色体标记情况分析
15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子
分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。
1.用32P标记玉米体细胞(含有20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为（ ）A.20、40、20 B.20、20、20C.20、20、0～20 D.20、40、0～20
2.(2024·浙江1月选考)大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养，3H-脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，局部示意图如图。DNA双链区段①②③对应的显色情况可能是(　 )A.深色、浅色、浅色 B.浅色、深色、浅色C.浅色、浅色、深色 D.深色、浅色、深色
3.(2024·襄阳模拟)一个双链均被32P标记的DNA由5 000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.DNA复制是一个边解旋边复制的过程B.第三次复制需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7D.子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4
4.(2024·重庆高三阶段练)某精原细胞(2N＝6)中DNA被32P充分标记后，在不含32P的培养液中进行一次有丝分裂后再进行减数分裂，共产生8个精细胞(不考虑染色体变异与互换)。下列有关叙述错误的是(　 )A.减数分裂Ⅰ中期，每个细胞中一定有6条染色体含有32PB.减数分裂Ⅰ后期，每个细胞中一定有6条染色体含有32PC.减数分裂Ⅱ中期，每个细胞中一定有3条染色体含有32PD.每个精细胞中一定有3条染色体含有32P
5.将某精原细胞(2n＝8)的核DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过三次连续的细胞分裂(不考虑互换与染色体变异)。下列相关叙述错误的是(　 )A.若三次细胞分裂都为有丝分裂， 则产生的所有子细胞中含15N染色体的细胞最多为8个B.若进行一次有丝分裂后进行减数分裂， 则减数分裂Ⅱ后期每个细胞中含15N的染色体有8条C.若三次细胞分裂都为有丝分裂， 则第二次分裂后期每个细胞中含有15N的染色体为8条D.若进行一次有丝分裂后进行减数分裂， 则产生的所有精细胞中含有15N的染色体共有16条
6.(2024·南京模拟)将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2n＝10)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是(　 )A.若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞所占比例≤1/2B.若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂， 则含32P染色体的子细胞所占比例≥1/2C.若第一次分裂产生的某细胞中有10条染色体且都含32P， 则可确定第一次分裂为有丝分裂D.若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行了三次有丝分裂
7.(2024·广州二模)科学家将大肠杆菌的DNA全部用15N进行标记，然后转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖三代，测定各代DNA分子的密度，从而验证DNA分子的半保留复制，结果如图所示。下列说法正确的是(　 )A.图中阴影是利用放射自显影技术 检测放射性同位素15N的结果B.丙显示15N/15N-DNA分子所在的位置C.有3/4的子二代DNA处于甲位置D.乙、丙位置中每个DNA分子的 相对分子质量相差2
8.将某一细胞中的一条染色体上的DNA用14C充分标记，其同源染色体上的DNA用32P充分标记，置于不含放射性的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂(不考虑互换和染色体变异)。下列说法正确的是(　 )A.若进行减数分裂，则四个细胞中均含有14C和32PB.若进行有丝分裂，某一细胞中含14C的染色体可能是含32P染色体的两倍C.若进行有丝分裂，则四个细胞中可能三个有放射性，一个没有放射性D.若进行减数分裂，则四个细胞中可能两个有放射性，两个没有放射性
模板链：3’→ 5’合成子链方向：5’→ 3’
DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，只能催化游离的脱氧核苷酸加入已有链的3' -OH末端。因而复制之初需要一小段RNA片段的3'-OH端为起点，合成5' →3'方向的新链。
DNA聚合酶只能从已有链的3′端延伸DNA链。
子链的延伸方向是5 ′→3 ′
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有链的3′端
引物为DNA聚合酶提供了游离的3 ′端，使DNA聚合酶从3 ′端延伸子链。(DNA聚合酶不具有从头合成子链的功能)
引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。用于PCR的引物通常为20~30个核苷酸。在细胞中为一段单链RNA。
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的。 ( )
2. DNA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
3. 将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是 （ ）A. 所有的大肠杆菌都含有15NB. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2C. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4D. 含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
4.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？
可能有6个碱基发生错误。产生的影响可能很大，也可能没有影响。
2. 已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp（bp 表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50 - 100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。