3.3DNA的复制ppt课件2-2023新人教版(2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、1.1.DNADNA的元素组成为的元素组成为 ；基本组；基本组成单位是成单位是 ，根据，根据 的不同可的不同可分为分为 种。种。2.DNA2.DNA的双螺旋结构有哪些特点？的双螺旋结构有哪些特点？脱氧核苷酸脱氧核苷酸A AT TG GT TA AC C温故知新：温故知新：C C、H H、O O、N N、P P碱基碱基4 4 两两条链条链 反向反向平行平行 双螺旋双螺旋 脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸磷酸交替连接排列在交替连接排列在外外侧，构侧，构 成成基本骨架基本骨架；碱基通过碱基通过氢键氢键形成碱基对，排列在形成碱基对，排列在内侧，内侧，遵循遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则（A A与与T T、

2、G G与与C C）3.DNA3.DNA分子的特性分子的特性？稳定性、稳定性、多样性、特异性多样性、特异性 沃森和克里克在发表沃森和克里克在发表DNADNA双螺旋结构的那双螺旋结构的那篇著作短文的篇著作短文的结尾处写道：结尾处写道：“值得注意的是，值得注意的是，我们提出的这种我们提出的这种碱基特异性配对方式碱基特异性配对方式，暗示着，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制遗传物质进行复制的一种可能的机制”。1.1.碱基互补配对原则暗示碱基互补配对原则暗示DNADNA的复制机制可能是怎样的？的复制机制可能是怎样的？暗示暗示DNADNA的复制可能要先解开的复制可能要先解开DNADNA双螺旋的两条链，

3、然后通过碱基互补配对合成互补链双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。2 2.这句话中为什么要用这句话中为什么要用“可能可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？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结论必须建立在确凿的实验证据之上。问题探讨问题探讨沃森沃森和和克里克克里克提出了提出了遗传物质自我复制的遗传物质自我复制的假说：假说：(1)DNA(1)DNA复制，复制，DNADNA双螺旋双螺旋 ，互补的碱基之间的，互补的碱基之间的 断裂。断裂。(2)(2)解开的解开的两条单链两条单链分别作为分别作为

4、复制的复制的 ，游离的脱氧核苷酸根据，游离的脱氧核苷酸根据 .原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。(3)(3)新合成的每个新合成的每个DNADNA分子中，都保留了原来分子中，都保留了原来DNADNA分子中的一条链，因此，分子中的一条链，因此，这种复制方式称作这种复制方式称作 。解开解开氢键氢键模板模板碱基互补配对碱基互补配对半保留复制半保留复制特点：一模一样，一新一旧特点：一模一样，一新一旧半半保保留留复复制制全全保保留留复复制制需要需要通过实验验证通过实验验证特点：一全新，一全旧特点：一全新，一全旧其他观点：全保留复制 以两条母链为模板合成

5、两条以两条母链为模板合成两条DNADNA子链，子代子链，子代DNADNA中母链重新结合，两条子链彼此结中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代合成另一个子代DNADNA分子。分子。特点：一新一旧特点：一新一旧若为半若为半/全保留复制全保留复制:推理推理1 1个亲代个亲代DNADNA复制复制产生的子一代和子二代产生的子一代和子二代DNADNA的情况。的情况。全保留复制全保留复制半保留复制半保留复制子一代子一代亲代亲代子二代子二代红色红色:母链母链蓝色蓝色:新合成的子链新合成的子链 关键思路：如何区分关键思路：如何区分亲代亲代DNADNA和和子代子代DNADNA呢？呢？科学家：科学家：1958

6、1958年，美国生物学家年，美国生物学家梅塞尔森梅塞尔森（M.MeselsonM.Meselson）和）和 斯塔尔斯塔尔（F.StahlF.Stahl）科学方法：科学方法：同位素标记法、密度梯度离心法同位素标记法、密度梯度离心法科研方法：科研方法：假说假说-演绎法演绎法实验材料：实验材料：大肠杆菌大肠杆菌（繁殖快，（繁殖快，20min20min一代）一代）同位素标记法同位素标记法密度梯度离心法密度梯度离心法1515N N和和1414N N是是N 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，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，含含1515N N的的DNADNA比

7、含比含1414N N的的DNADNA密度大，密度大，从而从而区分区分亲代和子代的亲代和子代的DNDNA A。利用利用离心技术离心技术可以在试管中区分含有不同可以在试管中区分含有不同N N元素的元素的DNADNA子一代会出现子一代会出现的结果是的结果是如果如果DNADNA复制是复制是半保留复制半保留复制子二代会出现子二代会出现的结果是的结果是1414N N/1515N N-DNA-DNA1515N N/1515N N-DNA-DNA1414N N1414N N1414N N1414N N/1414N N-DNA-DNA1414N N/1515N N-DNA-DNA提取DNADNA离心低高1515

8、N/N/1515N N-DNA-DNA提取DNADNA离心1414N N/1515N N-DNA-DNA1414N N/1515N N-DNA-DNA提取DNADNA离心1414N N/1515N N-DNA-DNA1414N N/1414N N-DNA-DNA【预测结果【预测结果】转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl培养液中培养液中（细胞分裂（细胞分裂1 1次）次）细胞细胞再分裂再分裂1 1次次提取提取DNA DNA 离心离心轻带轻带中带中带重带重带1515NHNH4 4ClCl培养液培养液提取提取DNA DNA 离心离心提取提取DNA DNA 离心离心【实验结果【实验结果】DNA

9、DNA复制是半保留复制复制是半保留复制【实验结论】【实验结论】提出问题提出问题作出假说作出假说演绎推理演绎推理实验验证实验验证得出结论得出结论假说假说演绎法演绎法推测可能的复制方式推测可能的复制方式DNADNA是如何复制的？是如何复制的？根据复制方式，预测实验结果根据复制方式，预测实验结果实验结果与半保留复制的预期相符实验结果与半保留复制的预期相符DNADNA分子复制的方式是分子复制的方式是半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制全保留复制全保留复制利用利用3min3min时间，阅读课本时间，阅读课本55565556页，思考下列问题。页，思考下列问题。1.DNA1.DNA复制的复制的概念概念是

10、什么是什么?时间时间？场所场所？2.DNA2.DNA复制过程怎么进行复制过程怎么进行?3.DNA3.DNA复制过程需要哪些复制过程需要哪些条件条件?4.DNA4.DNA复制过程有何复制过程有何特点特点?5.DNA5.DNA复制有何复制有何生物学意义生物学意义?指以指以 为模板为模板合成合成 的过程。的过程。真核细胞：真核细胞：主要在主要在 中，但在线粒中，但在线粒体、叶绿体也有体、叶绿体也有DNADNA的复制；的复制；原核细胞：原核细胞：主要在主要在 中，在质粒处也有中，在质粒处也有DNADNA的复制。的复制。细胞分裂前的细胞分裂前的，随着染色体的复制而完成。随着染色体的复制而完成。(的间期、

11、的间期、的间期的间期)亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA细胞核细胞核拟核拟核1 1、概念：、概念：2 2、DNADNA复制场所复制场所3 3、发生时期（真核生物）、发生时期（真核生物）间期间期有丝分裂前有丝分裂前减数分裂前减数分裂前病毒：病毒：。在宿主细胞在宿主细胞 【任务任务】:请用类比法，说出请用类比法，说出DNADNA复制需要的条件有哪些？复制需要的条件有哪些？类比法类比法 DNADNA复制需要复制需要 复印试卷需要复印试卷需要 复印机电源A4纸试卷复印的设备复印的设备能能 量量原原 料料模模 板板酶酶ATPATP4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸母链母链DNADNA在在ATPATP的

12、驱动下，的驱动下，解旋酶解旋酶将将DNADNA部分双螺旋部分双螺旋的两条链解开的两条链解开,氢氢键断裂键断裂。C CG GT TA AT TA AC CG GG GC CC CG GT TA AT TA AG GC CC CG GA AT TA AT TC CG GA AT TC CG GT TA AT TA AT TA AT TA AC CG GT TA AT TA AC CG GG GC CT TA AG GC CC CG GT TA A3 3 5 5 C CC CG GT TA AG GT TA AT TA AC CG GG GC CT TA AG GC CC CG GT TA AT T

13、A AC CG GG GC CC CG GT TA AT TA AG GC CC CG GA AT TA AT TC CG GA AT TC CG GT TA AT TA AT TA AT TA A3 3 5 5 ATPATP解旋酶解旋酶（1 1）解旋）解旋以以游离的游离的4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链。为原料，合成与母链互补的子链。C CC CG GT TA AG GT TA AT TA AC CG GG GC CT TA AG GC CC CG GT TA AT TA AC CG GG GC CC CG GT TA AT TA AG GC CC CG GA AT

14、 TA AT TC CG GA AT TC CG GT TA AT TA AT TA AT TA A3 3 5 5 A AC CG GC CA AA AG GC CT TA AG GT TC CA AT TT TA AT TA AT TG GC CA AT TG GA AT TC CG GA AG GC CT TT T形成氢键形成氢键（2 2）合成子链）合成子链在在DNADNA聚合酶聚合酶催化下单个的脱催化下单个的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链C CC CG GT TA AG GT TA AT TA AC CG GG GC CT TA AG GC CC CG GT TA

15、 AT TA AC CG GG GC CC CG GT TA AT TA AG GC CC CG GA AT TA AT TC CG GA AT TC CG GT TA AT TA AT TA AT TA A3 3 5 5 A AC CG GC CA AA AG GC CT TA AG GT TC CA AT TT TA AT TA AT TG GC CA AT TG GA AT TC CG GA AG GC CT TT TA AC CG GC CA AA AG GC CT TA AG GT TC CA AT TT TA ADNADNA聚合酶聚合酶5 5 3 3 T TA AT TG GC C

16、A AT TG GA AT TC CG GA AG GC CT TT T5 5 3 3 ATPATPATPATP形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键（2 2）合成子链）合成子链C CC CG GT TA AG GT TA AT TA AC CG GG GC CT TA AG GC CC CG GT TA AT TA AC CG GG GC CC CG GT TA AT TA AG GC CC CG GA AT TA AT TC CG GA AT TC CG GT TA AT TA AT TA AA A5 5 A AC CG GC CA AA AG GC CT TA AG GT TC CA AT TT

17、TA AT TA AT TG GC CA AT TG GA AT TC CG GA AG GC CT TT T5 5 3 3 T TA AG GC CC CG GT TA AT TA AG GC CC CG GA AT TA AT T3 3 5 5 T TT TA AC CG GC CG GT TA AT TA AT TA AT TA A5 5 3 3 每条新链每条新链与其与其对应的模板链对应的模板链盘绕成双螺旋结构。盘绕成双螺旋结构。（3 3）合成子代）合成子代DNADNA新合成的子链新合成的子链DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA解旋酶解旋酶游离的脱氧核苷酸游离的脱

18、氧核苷酸解旋解旋合成子链合成子链重新螺旋重新螺旋细胞提供细胞提供ATPATP需要需要解旋酶解旋酶的作用的作用结果：结果：氢键断裂，双链打开氢键断裂，双链打开解开的解开的每一条母链每一条母链四种四种脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA聚合酶聚合酶等等碱基互补配对原则碱基互补配对原则55端至端至3 3端端每条每条新链新链和对应的和对应的模板链模板链盘绕成盘绕成双螺旋结构双螺旋结构方向：方向：原则：原则：酶酶 ：原料：原料：模板：模板：4 4、过程与条件、过程与条件（断裂氢键）（断裂氢键）（形成磷酸二酯键）（形成磷酸二酯键）边解旋边复制边解旋边复制 半保留复制半保留复制（1 1）DNADNA分子独特的分

19、子独特的 结构，为复制提供了精确的模板；结构，为复制提供了精确的模板；（2 2）原则原则，保证了复制能够准确地进行。，保证了复制能够准确地进行。将将 从亲代传给子代，从而从亲代传给子代，从而保持保持遗传信息的遗传信息的 。5 5、复制特点、复制特点7 7、DNADNA能够精确复制的原因能够精确复制的原因9 9、复制的意义、复制的意义你认为你认为DNADNA复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？会出错，可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。会出错，可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。双螺旋双螺旋碱基互补配对碱

20、基互补配对遗传信息遗传信息连续性连续性6 6、遵循的原则遵循的原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则8 8、复制的结果、复制的结果一个一个DNADNA分子形成了两个完全相同的分子形成了两个完全相同的DNADNA分子。分子。资料资料 已知果蝇的基因组大小为已知果蝇的基因组大小为1.81.8108bp108bp（bp bp 表示碱基对），真核细胞中表示碱基对），真核细胞中DNADNA复制的速率一复制的速率一般为般为50-100bp/s50-100bp/s。下图为果蝇。下图为果蝇DNADNA的电镜照片，的电镜照片，图中的泡状结构叫作图中的泡状结构叫作DNADNA复制泡，是复制泡，是DNADNA上正在复

21、制上正在复制的部分。请你推测果蝇的部分。请你推测果蝇DNADNA形成多个复制泡的原因。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。资料来自：人教版资料来自：人教版20192019教材必修教材必修2 P562 P56页拓展应用页拓展应用拓展拓展真核生物真核生物与与原核生物原核生物DNADNA复制的区别复制的区别.真核生物真核生物原核生物原核生物具具多个复制起点多个复制起点；进行双向复制进行双向复制(都是都是 5 5 3 3)单个复制起点单个复制起点；进行双向复制进行双向复制(都是都是5 5 3 3)特点

22、特点精确复制精确复制的原因的原因意义意义 方向方向结果结果半保留复制半保留复制；边解旋边复制边解旋边复制；双向复制双向复制；真核生物有多个复制起点真核生物有多个复制起点（1 1）DNADNA分子独特的分子独特的双螺旋双螺旋结构，为复制提供了结构，为复制提供了精确的模板；（精确的模板；（2 2）碱基互补配对原则碱基互补配对原则，保证了，保证了复制能够准确地进行。复制能够准确地进行。将将遗传信息遗传信息从亲代传给子代，从而从亲代传给子代，从而保持保持遗遗传信息的传信息的连续性连续性。1 1个个DNADNA分子形成分子形成2 2个完全相同的个完全相同的DNADNA分子分子从子链的从子链的5 5 端向

23、端向 33 端延伸端延伸DNADNA复复制制的的过过程程第一代第一代第二代第二代第三代第三代第第n n代代.1515N N1515N NDNADNA分子数分子数子代子代DNADNA分子数分子数含含1515N N的的DNADNA分子数分子数含含1414N N的的DNADNA分子数分子数只含只含1515N N的的DNADNA分子数分子数只含只含1414N N的的DNADNA分子数分子数2 2n n个个2 2个个2 2n n个个0 0个个2 2n n-2-2个个无论无论DNADNA复制多少次，含母链的只有复制多少次，含母链的只有2 2条！条！第一代第一代第二代第二代第三代第三代第第n n代代.151

24、5N N1515N N脱氧核苷酸链数脱氧核苷酸链数子代子代DNADNA分子中脱氧核苷酸链数分子中脱氧核苷酸链数子代含子代含1515N N的脱氧核苷酸链数的脱氧核苷酸链数子代含子代含1414N N的脱氧核苷酸链数的脱氧核苷酸链数2 2n+1n+1条条2 2条条2 2n+1n+1-2-2条条 复制消耗脱氧核苷酸链数复制消耗脱氧核苷酸链数设亲代设亲代DNADNA分子中含有某种脱氧核苷酸分子中含有某种脱氧核苷酸m m个。个。经过经过n n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸第第n n次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸次复制共消耗游离的该种脱氧核苷酸m m(2(2n n-1)-

25、1)个个m m2 2n-1 n-1 个个1.1.注意注意“DNA“DNA复制了复制了n n次次”和和“第第n n次复制次复制”的区别，前者包括所的区别，前者包括所 有的复制，但后者只包括第有的复制，但后者只包括第n n次的复制。次的复制。2.2.注意碱基的单位是注意碱基的单位是“对对”还是还是“个个”。3.3.切记在切记在DNADNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷 酸单链的酸单链的DNADNA分子都只有两个。分子都只有两个。4.4.看清试题中问的是看清试题中问的是“DNA“DNA分子数分子数”还是还是“链数链数”，“含含”还是还是 “只

26、含只含”等关键词，以免掉进陷阱。等关键词，以免掉进陷阱。特别提醒特别提醒：“DNA“DNA复制复制”的的4 4点点“注意注意”DNADNA的复制的复制对对DNADNA复制的复制的推测推测DNADNA半保留复制半保留复制的实验证据的实验证据DNADNA复制的复制的过程过程DNADNA复制的复制的计算计算半保留复制半保留复制全保留复制全保留复制假说演绎法假说演绎法解旋解旋形成子代形成子代DNADNA合成子链合成子链课堂小结课堂小结 课后阅读和思考在我们人体内，每个细胞内大约有60亿个DNA碱基对，DNA自我复制出错的概率是千万分之一。对于DNA复制过程中出现的错误无法很好地避免。如何从其他方面减少癌症的发生呢？科学杂志上发表了一项研究报告，科学家基于数据证实了随机DNA复制错误对于癌症所起到的重要作用。癌症相关突变28.9%源于环境因素，5%源于遗传因素，66.1%源于DNA复制错误。