高中生物DNA的复制课文ppt课件

这是一份高中生物DNA的复制课文ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了学习目标，新课导入，问题探讨，对DNA复制的推测，NH4Cl，DNA复制的过程，ATP，形成氢键，形成磷酸二酯键等内容，欢迎下载使用。
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。
DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链
应用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱。
构建了一个将碱基安排在双螺旋内部，脱氧核糖-磷酸骨架安排在螺旋外部的DNA双螺旋结构
在DNA中，A与T的数量相等，C与G的数量相等。
提出问题：DNA以什么方式进行复制呢？
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”
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。
目标一　对DNA复制的推测
（二）推测可能的复制方式
（三）推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果
（一）DNA的是如何复制的?
1.沃森和克里克提出DNA自我复制假说
1953年，James Watsn和Francis Crick于Nature杂志上发表了关于DNA双螺旋模型的研究论文，在文末，他们又提示了一种遗传物质可能的复制机制：双螺旋的两条链先解旋，每一条作为合成互补链的模板，即半保留复制模型，每个新的DNA分子含有一条来自亲本分子的链和一条新合成的链。
DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；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；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。
2.有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
3.对DNA复制的其他假说
分散复制（弥散型复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。
这些观点各有不同，如何来证明哪个观点是正确的？
要证明DNA复制是半保留复制，就需要通过实验来验证，首要问题是如何区分亲代与子代的DNA。
目标二　DNA半保留复制的实验证据
DNA半保留复制的实验证据
1958年美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔设计了一个巧妙的实验证明DNA的复制方式。
同位素标记技术和密度梯度离心技术
思考1：DNA是大分子，肉眼看不到的，科学家采用什么方法可以区分母链和子链呢？
14N（自然状态） 15N
思考2：复制后DNA随机混合在一起，不易分离。那么我们怎么区分DNA上带标记的情况呢?
即通过离心使其分层，由于相对分子质量、密度的不同，试管中DNA带的位置不同
15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同N元素的DNA。
（1）用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，得到DNA被15N标记的大肠杆菌。
得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记
（2）将大肠杆菌转移至的含14NH4Cl的普通培养基中培养，在不同时刻收集大肠杆菌，提取DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
假设DNA是半保留复制，离心后试管中DNA的位置会是怎样的呢？这就需要运用演绎推理来预测。
如果DNA复制是半保留复制
转移到含14NH4Cl的培养液中
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
证明DNA半保留复制的实验
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
15N/15N-DNA
请阅读教材第54页的资料内容，思考完成下列问题：
1．请运用演绎推理来分析实验过程， 完成上述实验预期，填写图中的方框。
细胞分裂一次后，方框中填15N/14N-DNA；细胞再分裂一次后，试管上部的方框中填14N/14N-DNA，试管中部的方框中填15N/14N-DNA。
2．假如全保留复制是正确的，实验预期又会是怎样的？
假如全保留复制是正确的，第一代的结果：一半的细胞中DNA是15N/15N-DNA，另一半的细胞中DNA是14N/14N-DNA；第二代的结果：1/4的细胞中DNA是15N/15N，3/4的细胞中DNA是14N/14N-DNA。
合作探究——全保留复制演绎推理
全部高密度带15N/15N
1/2高密度带15N/15N
3/4低密度带14N/14N
1/4高密度带15N/15N
1/2低密度带14N/14N
3．若DNA复制的方式是分散复制，则第一代和第二代分别出现几条带，位置如何？
★第一代和第二代都只有1条带，第一代的条带位置居中，第二代的条带比第一代偏上。
合作探究——分散复制演绎推理
全部中密度带15N/14N
4．科学家的实验结果显示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？
说明其密度居中，只有一条单链被15N标记的子代双链DNA（15N/14N-DNA）排除全保留复制方式。
5．科学家的实验结果显示第二代出现了一条居中的条带和一条靠上的条带，这个结果可以进一步将哪种复制方式排除掉？
一条带位置居中，为15N/14N-DNA，另一条带的位置更靠上，说明其密度最小，是两条单链都没有被15N标记的子代双链DNA（14N/14N-DNA），排除分散复制方式。
排除DNA的复制是全保留复制
排除DNA复制是分散复制
实验结果表明：DNA的复制是以半保留的方式进行的
1.某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是
A.本活动运用了同位素标记技术和离心技术B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中 培养的C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N－DNAD.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
解析　分析图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误。
2.某学习小组以某种细菌(大约20 min分裂一次)为材料探究了DNA的复制方式(半保留复制或全保留复制)，实验结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.若实验三的结果只出现重带和轻带，则DNA的复制方式为全保留复制B.若将实验三得到的DNA解旋后再离心，其结果无法判断DNA的复制方式C.若实验四的结果只出现中带和重带，则DNA的复制方式为半保留复制D.若将实验四的实验时间改为60 min，密度带的位置不变，则DNA的复制方式为全保 留复制
解析　将实验四的实验时间改为60 min，即DNA复制3次，如果DNA的复制方式为半保留复制，则有1/4的DNA分子一条链含14N、一条链含15N，3/4的DNA分子两条链全是15N，离心结果是出现重带和中带；如果DNA的复制方式为全保留复制，则有1/8的DNA分子两条链全是14N,7/8的DNA分子两条链全是15N，离心结果是出现重带和轻带；不管是半保留复制还是全保留复制，和前一次复制相比，密度带的位置都不会发生改变，D错误。
目标三　DNA复制的过程
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体；原核细胞：拟核（主要）、质粒；病毒：宿主细胞中（如：噬菌体侵染大肠杆菌）。
DNA的两条链（母链）
解旋酶；DNA聚合酶等
在细胞提供能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。DNA聚合酶等以解开的每一条链为模板，以细胞中游离的 4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
①解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂。
②合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
从子链的5' 端向 3' 端延伸
复制方向（子链合成方向）:
③重新螺旋：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
（4）真核生物有多起点复制
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。
8.DNA能准确复制的原因：
（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。
9.DNA复制的意义：
DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
1.下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）A.在细胞分裂前的间期，发生DNA复制B.DNA通过一次复制后产生四个DNA分子C.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
解析　细胞分裂前的间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，A正确；由于DNA的半保留复制，所以DNA通过一次复制后产生两个DNA分子，B错误；DNA复制是边解旋边复制的过程，C错误；DNA酶的作用是促进DNA水解成脱氧核苷酸，促进单个脱氧核苷酸连接合成新的子链的酶是DNA聚合酶，D错误。
2.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.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
目标四　DNA的复制过程中相关计算规律
DNA的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：
(1)DNA分子数①子n代DNA分子总数为______个。②含15N的DNA分子数为______个。③含14N的DNA分子数为______个。④只含15N的DNA分子数为______个。⑤只含14N的DNA分子数为_________个。
(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝_______条。②亲代脱氧核苷酸链数＝______条。③新合成的脱氧核苷酸链数＝____________条。
(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，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________________个。②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________________个。
1.一个带有同位素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%。
1. 图甲是用DNA测序仪测出的某双链DNA分子一条单链的碱基排列顺序，图乙为另外一个双链DNA的一条单链测序结果。下列叙述错误的是（ ）
A. 甲图中特定的碱基排列顺序，体现了该DNA分子的特异性B. 乙图代表的DNA双链中的（A + G）/（T + C）的比值是1C. 乙图代表的DNA分子复制两次所需的鸟嘌呤是24个D. 甲图中的单链与乙图中单链是互补配对的
解析：DNA 分子的特异性由特定的碱基排列顺序体现，甲图中特定的碱基排列顺序符合这一特点，A正确；DNA 双链中 A=T、G=C，因此（A+G）/（T+C）的比值为 1，乙图代表的 DNA 双链也遵循此规律，B正确；结合图甲可知，乙单链含有G3个，C5个，另一条互补单链含有G5个，也就是一个DNA分子含有G8个，乙图代表的DNA分子复制两次，实际新合成的DNA分子有3个，因此复制两次所需的鸟嘌呤是24个，C正确；甲图中的单链碱基序列为TGCGTATTGG，乙图中单链碱基序列是CCAGTGCGCC，两者不互补配对，D错误。