【课件】DNA的复制课件2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2.pptx
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1、3.3 DNA的的复制复制问题探讨问题探讨沃森和克里克在发表沃森和克里克在发表DNADNA双螺旋结构的那篇双螺旋结构的那篇短文的结尾处写道:短文的结尾处写道:“值得注意的是,我们值得注意的是,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机制。传物质进行复制的一种可能机制。”1.1.碱基互补配对原则暗示碱基互补配对原则暗示DNADNA的复制机制可的复制机制可能是怎样的?能是怎样的?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?这反映科学研究具有什么特点二字?这反映科学研究具有什么特点?碱碱基基互互补补配配对对原原则则是是
2、指指DNADNA两两条条链链的的碱碱基基之之间间有有准准确确的的一一一一对对应应关关系系,暗暗示示DNADNA的的复复制制可可能能需需要要先先解解开开DNADNA双双螺螺旋旋的的两两条条链链,然然后后通过碱基互补配对合成互补链。通过碱基互补配对合成互补链。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证据之上。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证据之上。一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测1.提出问题:2.提出假说:DNA以什么方式复制?(1 1)半保留复制:形成的分子一半是新的,一半是旧的。)半保留复制:形成的分子一半是新的,一半是旧的。复制一次复制一次亲代亲
3、代DNADNA子代子代DNADNA一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测1.提出问题:2.提出假说:DNA以什么方式复制?(2 2)全保留复制:新复制出的分子直接形成,完全没有旧的部分。)全保留复制:新复制出的分子直接形成,完全没有旧的部分。复制一次复制一次亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA一、对一、对DNADNA复制的推测复制的推测1.提出问题:2.提出假说:DNA以什么方式复制?(3 3)分散复制(弥散复制):新复制的分子中新旧都有,但分配是随机组)分散复制(弥散复制):新复制的分子中新旧都有,但分配是随机组合的。合的。复制一次复制一次亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA问
4、题问题1 1:如何判断:如何判断DNADNA的复制方式是哪一种?的复制方式是哪一种?问题问题2 2:如果要在实验中直观地区别母链或子链,可以采取什么办法?:如果要在实验中直观地区别母链或子链,可以采取什么办法?问题问题3 3:如果用同位素(放射性)进行标记,用什么元素?:如果用同位素(放射性)进行标记,用什么元素?氯氯化化铯铯离离心心分分离离时时,盐盐离离子子由由于于受受到到强强大大的的离离心心力力而而被被拉拉向向离离心心管管底底部部,同同时时溶溶液液中中存存在在的的扩扩散散作作用用与与离离心心力力相相对对抗抗,使使CsCs+与与ClCl-分分散散在在整整个个溶溶液液中中,CsCl,CsCl经
5、经过过离离心心后后,溶溶液液达达到到一一个个平平衡衡状状态态,扩扩散散和和沉沉淀淀的的两两种种相相对对力力量量保保持持平平衡衡,形形成成一一个个连连续续的的CsClCsCl浓浓度度梯梯度度,溶溶液液的的密密度度在在离离心心管管底部最大底部最大,顶部最小。顶部最小。如如果果DNADNA分分子子溶溶解解在在CsClCsCl中中,它它们们会会逐逐渐渐集集中中在在一一条条狭狭窄窄的的带带上上,则则DNADNA分分子子的的密密度度恰恰好好与与那那一一点点的的CsClCsCl密密度度相相等等.若若用用同同位位素素标标记记DNADNA分分子子,则则使使DNADNA的的密密度度不不同同,然然后后利利用用DNA
6、DNA能能吸吸收收紫紫外外线线的的特特点点,用用光光源源照照射射在在照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。二、二、DNA DNA半保留复制的实验证据(假说演绎法)半保留复制的实验证据(假说演绎法)(1)半保留复制(2)全保留复制(3)分散复制问题问题4 4:如果亲代:如果亲代DNADNA是是1515N N的,放在的,放在1414N N的环境中进行培养,则亲代、子一的环境中进行培养,则亲代、子一代、子二代代、子二代DNADNA分别含有哪种分别含有哪种N N元素?元素?氯氯化化铯铯离离心心分分离离时时,盐盐离离子子由由于于受受到到强强大大的的离离心心力力而而被被拉
7、拉向向离离心心管管底底部部,同同时时溶溶液液中中存存在在的的扩扩散散作作用用与与离离心心力力相相对对抗抗,使使CsCs+与与ClCl-分分散散在在整整个个溶溶液液中中,CsCl,CsCl经经过过离离心心后后,溶溶液液达达到到一一个个平平衡衡状状态态,扩扩散散和和沉沉淀淀的的两两种种相相对对力力量量保保持持平平衡衡,形形成成一一个个连连续续的的CsClCsCl浓浓度度梯梯度度,溶溶液液的的密密度度在在离离心心管管底部最大底部最大,顶部最小。顶部最小。如如果果DNADNA分分子子溶溶解解在在CsClCsCl中中,它它们们会会逐逐渐渐集集中中在在一一条条狭狭窄窄的的带带上上,则则DNADNA分分子子
8、的的密密度度恰恰好好与与那那一一点点的的CsClCsCl密密度度相相等等.若若用用同同位位素素标标记记DNADNA分分子子,则则使使DNADNA的的密密度度不不同同,然然后后利利用用DNADNA能能吸吸收收紫紫外外线线的的特特点点,用用光光源源照照射射在在照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。二、二、DNA DNA半保留复制的实验证据(假说演绎法)半保留复制的实验证据(假说演绎法)全保留复制假说全保留复制假说分散复制假说分散复制假说半保留复制假说半保留复制假说15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:15N15N1414N N1414N N15N14
9、N14N14NP:F1:F2:15N15N15N15N14N14N15N15N14N14N14N14NP:F1:F2:15N15N15N14N15N14N15N14N15N14N15N14N15N14N15N14N问题问题5 5:要验证上述预测,就要分别观察亲代和子代的情况,但实: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,复制后的验中,复制后的DNADNA分子混合在一起的,不易分离。怎么解决这个分子混合在一起的,不易分离。怎么解决这个问题?问题?氯氯化化铯铯离离心心分分离离时时,盐盐离离子子由由于于受受到到强强大大的的离离心心力力而而被被拉拉向向离离心心管管底底部部,同同时时溶溶
10、液液中中存存在在的的扩扩散散作作用用与与离离心心力力相相对对抗抗,使使CsCs+与与ClCl-分分散散在在整整个个溶溶液液中中,CsCl,CsCl经经过过离离心心后后,溶溶液液达达到到一一个个平平衡衡状状态态,扩扩散散和和沉沉淀淀的的两两种种相相对对力力量量保保持持平平衡衡,形形成成一一个个连连续续的的CsClCsCl浓浓度度梯梯度度,溶溶液液的的密密度度在在离离心心管管底部最大底部最大,顶部最小。顶部最小。如如果果DNADNA分分子子溶溶解解在在CsClCsCl中中,它它们们会会逐逐渐渐集集中中在在一一条条狭狭窄窄的的带带上上,则则DNADNA分分子子的的密密度度恰恰好好与与那那一一点点的的
11、CsClCsCl密密度度相相等等.若若用用同同位位素素标标记记DNADNA分分子子,则则使使DNADNA的的密密度度不不同同,然然后后利利用用DNADNA能能吸吸收收紫紫外外线线的的特特点点,用用光光源源照照射射在在照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。二、二、DNA DNA半保留复制的实验证据(假说演绎法)半保留复制的实验证据(假说演绎法)15N/15N-DNA(重链)、15N/14N-DNA(中链)、14N/14N-DNA(轻链)、这3种DNA离心后在试管在位置如右图所示:1414N N/1414NNDNADNA1515N N/1414NNDNADNA15
12、15N N/1515NNDNADNA轻带中带重带通过密度梯度离心使其发生分层(15N质量大于14N)关键思路:关键思路:通过实验区分亲代和子代的通过实验区分亲代和子代的DNADNA。科学家:科学家:梅塞尔森梅塞尔森(M.MeselsonM.Meselson)和斯塔尔和斯塔尔(F.StahlF.Stahl)实验实验材料:材料:大肠杆菌大肠杆菌科学技术:科学技术:同位素标记法(同位素标记法(1515N N无放射性)无放射性)、密度密度梯度离心法梯度离心法 氯氯化化铯铯离离心心分分离离时时,盐盐离离子子由由于于受受到到强强大大的的离离心心力力而而被被拉拉向向离离心心管管底底部部,同同时时溶溶液液中中
13、存存在在的的扩扩散散作作用用与与离离心心力力相相对对抗抗,使使CsCs+与与ClCl-分分散散在在整整个个溶溶液液中中,CsCl,CsCl经经过过离离心心后后,溶溶液液达达到到一一个个平平衡衡状状态态,扩扩散散和和沉沉淀淀的的两两种种相相对对力力量量保保持持平平衡衡,形形成成一一个个连连续续的的CsClCsCl浓浓度度梯梯度度,溶溶液液的的密密度度在在离离心心管管底部最大底部最大,顶部最小。顶部最小。如如果果DNADNA分分子子溶溶解解在在CsClCsCl中中,它它们们会会逐逐渐渐集集中中在在一一条条狭狭窄窄的的带带上上,则则DNADNA分分子子的的密密度度恰恰好好与与那那一一点点的的CsCl
14、CsCl密密度度相相等等.若若用用同同位位素素标标记记DNADNA分分子子,则则使使DNADNA的的密密度度不不同同,然然后后利利用用DNADNA能能吸吸收收紫紫外外线线的的特特点点,用用光光源源照照射射在在照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。二、二、DNA DNA半保留复制的实验证据(假说演绎法)半保留复制的实验证据(假说演绎法)1.提出问题:2.提出假说:DNA以什么方式复制?半保留复制 全保留复制 分散复制3.演绎推理:P:F1:F2:细胞再 分裂一次转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的培的培养液中养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA
15、离心提出DNA离心重带二、二、DNA DNA半保留复制的实验证据(假说演绎法)半保留复制的实验证据(假说演绎法)实验思路:用15NH H4 4ClCl标记的培养液培养亲代,得到含15N的母链,再转移到含1414NHNH4 4ClCl的培养液中复制得到子链。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。如果是如果是复制,第一代和第二代离心后试管中复制,第一代和第二代离心后试管中DNADNA的位置如何?的位置如何?二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据实验结果预测:实验结果预测:证明证明DNA半保留复制的实验半保留复制的实验1.提
16、出问题:2.提出假说:DNA以什么方式复制?半保留复制 全保留复制 分散复制3.演绎推理:4.实验验证:15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:细胞再 分裂一次15N15N转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的培的培养液中养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心排除排除DNADNA的复制的复制是是全全保留复制保留复制排除排除DNADNA复制复制是分散是分散复制复制二、二、DNA DNA半保留复制的实验证据(假说演绎法)半保留复制的实验证据(假说演绎法)5.得出结论:作出假说作出假说作出假说作出假说演绎推理演绎推理演绎推理演绎推理实验验证实验验证2 2
17、2 2、推测可能的复制方式、推测可能的复制方式、推测可能的复制方式、推测可能的复制方式3 3 3 3、推理推理推理推理、探究几种复制模式下得到子代、探究几种复制模式下得到子代、探究几种复制模式下得到子代、探究几种复制模式下得到子代DNADNADNADNA的可能情况,的可能情况,的可能情况,的可能情况,预测预测预测预测可能实验结果可能实验结果可能实验结果可能实验结果5 5 5 5、结论结论结论结论:DNADNADNADNA复制是半保留复制复制是半保留复制复制是半保留复制复制是半保留复制1 1 1 1、DNADNADNADNA是如何复制的是如何复制的是如何复制的是如何复制的?提出问题提出问题提出问
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