3.3DNA的复制 ppt课件(8)-2023新人教版(2019)《高中生物》必修第二册.pptx
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1、第三章第三章 基因的本质基因的本质第3节 DNA的复制新人教版新人教版 必修二必修二 遗传和进化遗传和进化 :考纲要求近5年考情核心素养DNA分子的复制()20162016年全国年全国卷卷T29T2920162016年全国年全国卷卷T2T220182018年全国年全国卷卷T2CT2C20182018年海南卷年海南卷T5T520202020江苏卷江苏卷T20T20生命观念:结构与功能观:DNA准确复制的原因:严格遵循碱基互补配对原则,DNA具有规则的双螺旋科学思维:演绎和推理-若DNA进行半保留复制,则子一代DNA分子含一条母链和一条子链科学探究:利用同位素标记法和半保留复制原理,计算推测子代中
2、母琏和子琏的数目和关系社会责任:关注社会热点中DNA有关的议题 问题探讨 沃沃森和克里克在发表森和克里克在发表DNA双螺旋结构的双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道:那篇著作短文的结尾处写道:“值得注意的值得注意的是,我们提出的这种碱基特异性配对方式,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
3、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。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 stereo-chemical arguments.It has not escaped our no
4、tice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material.Full details of the structure,including the con-ditions assumed in building it,together with a set of co-ordinates for the atoms,will be published elsewhere.01无论细胞有丝分裂还是减数分裂,都
5、要经历一个较长的细胞分裂间期。细胞在分裂间期主要有什么变化?DNA分子是怎样进行复制的呢?DNA作为遗传物质,需要具备的特点有:能贮存大量的遗传信息。可以复制,并能传递给后代。具有一定的稳定性。立体结构平面结构 DNA的复制 只有分生组织及精巢、卵巢(或花药、胚囊)中才会进行细胞分裂,进而才会发生DNA分子的复制。已分化的细胞,如神经细胞、肌肉细胞等不进行分裂,也就不会发生DNA复制。但造血干细胞可以进行DNA复制。作出假说推测可能的复制方式。实验验证,得出结论实验、得出结论、验证假说。提出问题DNA是如何复制的?演绎推理根据复制模式,预测实验结果。假说演绎法DNA复制时,DNA双螺旋解开,互
6、补的碱基 之间的氢键断裂。沃森和克里克提出DNA自我复制假说(半保留复制)对DNA复制的推测-作出假说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。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。2.全保留复制3.分散复制(弥散复制)对DNA复制的推测-作出假说关键思路:通过实验区分亲代和子代的DNA。标记亲代DNA链,然后观察它们在子代DNA中如何分布。1958年,年,美国生物学家美国生物学家梅
7、塞尔森梅塞尔森(M.Meselson)和和斯塔尔斯塔尔(F.Stahl)以以大肠杆菌大肠杆菌为材料为材料,利用,利用15N和和14N进行进行同位素标记同位素标记,将亲代,将亲代DNA全部标记全部标记为为15N,并将其放入,并将其放入14N的环境中培养。的环境中培养。15N和和14N是是N元素的两种稳定的同位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,利用素,这两种同位素的相对原子质量不同,因此,利用离心技术离心技术可以在试管可以在试管中区分含有不同中区分含有不同N元素的元素的DNA。科学方法:科研方法:DNA半保留复制的实验证据同位素标记法(N15无放射性)、密度梯度离心法假
8、说-演绎法 氯化铯氯化铯离心分离时离心分离时,盐离子由于受到强大的离心力而被拉向离心管盐离子由于受到强大的离心力而被拉向离心管底部底部,同时溶液中存在的扩散作用与离心力相对抗同时溶液中存在的扩散作用与离心力相对抗,使使CsCs+与与ClCl-分散在整分散在整个溶液中个溶液中,CsCl,CsCl经过离心后经过离心后,溶液达到一个平衡状态溶液达到一个平衡状态,扩散和沉淀的两种扩散和沉淀的两种相对力量保持平衡相对力量保持平衡,形成一个连续的形成一个连续的CsClCsCl浓度梯度浓度梯度,溶液的密度在离心管溶液的密度在离心管底部最大底部最大,顶部顶部最小。最小。如果如果DNADNA分子溶解在分子溶解在
9、CsClCsCl中中,它们会逐渐集中在一条狭窄的带上它们会逐渐集中在一条狭窄的带上,则则DNADNA分子的密度恰好与那一点的分子的密度恰好与那一点的CsClCsCl密度相等密度相等.若用同位素标记若用同位素标记DNADNA分子分子,则使则使DNADNA的密度不同的密度不同,然后利用然后利用DNADNA能吸收紫外线的特点能吸收紫外线的特点,用光源照射在照用光源照射在照相底板上就出现了相底板上就出现了DNADNA的不同位置。的不同位置。密度梯度离心法高高密密度度带带中中密密度度带带低低密密度度带带1515N N1414N N1515N N1515N N1414N N1414N NDNADNA半保留
10、复制的实验证据半保留复制的实验证据密度梯度离心法1515N N1414N N1414N N1414N N1515N N1414N N亲 代子一代子二代细胞再分细胞再分裂一次裂一次1515N N1515N N转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的的培养液中培养液中细胞分细胞分裂一次裂一次提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心假设DNA的复制是半保留复制DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 DNA半保留复制的实验证据-演绎推理1515N/N/1515N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N
11、/1414N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA高高密密度度带带中中密密度度带带低低密密度度带带1515N N1414N N1515N N1515N N1414N N1414N N亲 代子一代子二代细胞再分细胞再分裂一次裂一次1515N N1515N N转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的的培养液中培养液中细胞分细胞分裂一次裂一次提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心假设DNA的复制是全保留复制1515N N1515N N1414N N1414N N1414N N1414N N1515N N1515N NDNA
12、DNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 DNA半保留复制的实验证据-演绎推理高高密密度度带带中中密密度度带带低低密密度度带带1515N N1414N N1515N N1515N N1414N N1414N N1515N/N/1515N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1515N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1515N-DNAN-DNA子一代子二代亲 代细胞再分细胞再分裂一次裂一次1515N N1515N N转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的的培养液中培养液中细胞分细胞分裂一次裂一次
13、提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心假设DNA的复制是分散(弥散)型复制DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据1515N N1414N N1515N N1414N N DNA半保留复制的实验证据-演绎推理1515N/N/1515N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA高高密密度度带带中中密密度度带带低低密密度度带带1515N N1414N N1515N N1515N N1414N N1414N NDNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 DNA半保留复制
14、的实验证据-实验验证证明DNA的复制是半保留复制排除DNA的复制是全保留复制排除DNA的复制是分散型复制亲亲 代代子一代子一代子二代子二代细胞再分细胞再分裂一次裂一次1515N N1414N N1515N N1515N N1414N N1414N N转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的的培养液中培养液中细胞分细胞分裂一次裂一次1515N N1414N N提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 DNA半保留复制的实验证据-得出结论1515N/N/1515N-DNAN-DNA1515N/N
15、/1414N-DNAN-DNA1515N/N/1414N-DNAN-DNA1414N/N/1414N-DNAN-DNA假说演绎法 DNA半保留复制的实验证据-假说演绎法1、提出问题:2、作出假说:3、演绎推理:推理、预测4、实验验证:实验5、得出结论:该图为噬菌体侵染大肠杆菌的实验示意图,请大家思考红色圈大肠杆菌内子代噬菌体的DNA分子,为什么有的DNA两条链中一条为红色标记一条为蓝色标记,为什么有的DNA分子的两条链均为蓝色标记?:T2噬菌体侵染大肠杆菌实验DNA复制方式为半保留复制有丝分裂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。2、时间:3、场所:1、概念:指以亲代DNA的
16、两条链为模板合成子代DNA的过程。叶绿体、线粒体原核生物:细胞核(主要)拟核、细胞质(质粒)4、过程:宿主细胞内 DNA复制的过程三、三、DNADNA复制的过程复制的过程DNADNA复制的过程复制的过程 DNA复制的过程解旋:在ATP的驱动下,解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA35CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ATP解旋酶解旋酶 DNA复制的过程合成子链:游离的4种脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随
17、机地与两条母链的碱基配对,。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键形成氢键 DNA复制的过程(2)合成子链:在DNA聚合酶的催化下从子链的5端把子链的 脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶53TATGCATGATCGAGC
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