生物必修2第3节-DNA的复制人教版 (2).ppt
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1、生物必修生物必修2第第3节-DNA的复制人教版的复制人教版第第3 3节节 DNA DNA的复制的复制一、对分子复制的推测一、对分子复制的推测二、半保留复制的实验证据二、半保留复制的实验证据三、分子复制的过程三、分子复制的过程教学目标教学目标知识目标知识目标1.记住记住DNADNA复制的概念。复制的概念。2.简述简述DNADNA复制的过程,并分析、归纳复制的过程,并分析、归纳出出DNADNA复制过程的特点。复制过程的特点。3.知道知道DNADNA复制在遗传上的意义。复制在遗传上的意义。能力目标能力目标1.通过试验引导学生分析、比较、推理、通过试验引导学生分析、比较、推理、归纳,培养科学的思维。归
2、纳,培养科学的思维。2.通过对通过对DNADNA复制的研究,鼓励学生大复制的研究,鼓励学生大胆想象、猜测,培养学生自主探索、合作学胆想象、猜测,培养学生自主探索、合作学习、分析问题、解决问题的能力。习、分析问题、解决问题的能力。情感态度与价值观目标情感态度与价值观目标 1.分析经典实验,让学生领悟科分析经典实验,让学生领悟科学探究的魅力学探究的魅力 。2.通过分组探究活动,培养学生通过分组探究活动,培养学生的协作意识和科学态度。的协作意识和科学态度。重点重点难点难点教学重难点教学重难点DNADNA复制的条件、过程和特点。复制的条件、过程和特点。DNADNA分子的复制过程分子的复制过程 。一、对
3、一、对DNA分子的推测分子的推测你能从你能从DNADNA分子的双螺旋结构,设想分子的双螺旋结构,设想出出DNADNA复制的方式吗?复制的方式吗?1.1.关于关于DNADNA分子复制的早期推测分子复制的早期推测 关于关于DNADNA分子是如何复制的,在早分子是如何复制的,在早期的研究中,科学家们提出了三个模型,期的研究中,科学家们提出了三个模型,它们是全保留复制模型、弥散复制模型它们是全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。这里我们主要介绍和半保留复制模型。这里我们主要介绍全保留复制模型和弥散复制模型。全保留复制模型和弥散复制模型。(1 1)全保留复制模型:)全保留复制模型:在全在全保留复
4、制模型中,母链保留复制模型中,母链DNADNA分开,分开,分别复制形成两条子链分别复制形成两条子链DNADNA,此后,此后两条母链两条母链DNADNA彼此结合,恢复原状,彼此结合,恢复原状,新合成的两条子链彼此互补结合形新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链成一条新的双链DNADNA分子分子。(2 2)弥散复制模型:在弥散(分散)弥散复制模型:在弥散(分散)复制模型中,亲代双链被切成双链片段,复制模型中,亲代双链被切成双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式的模板,新、老双链片段又以某种方式聚集成聚集成“杂种链杂种链
5、”。2.2.遗传物质自我复制的假说遗传物质自我复制的假说沃森和克里克提出遗传物质的自我复沃森和克里克提出遗传物质的自我复制假说:制假说:DNADNA分子复制时,分子复制时,DNADNA分子的双螺旋将解分子的双螺旋将解开,互补的碱基之间的氢键断裂,解开的两开,互补的碱基之间的氢键断裂,解开的两条单链作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸条单链作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则,通过形成氢键,结依据碱基互补配对原则,通过形成氢键,结合到模板的单链上。合到模板的单链上。由由于于新新合合成成的的每每个个D DN NA A分分子子中中,都都保保留留了了原原来来D DN NA A分分子子中中的
6、的一一条条链链。因因此此,这这种种复复制制方方式式被被称称为为半半保保留留复复制制。3.3.究竟究竟DNADNA分子是如何复制的呢?分子是如何复制的呢?全保留复制、弥散复制和半保留全保留复制、弥散复制和半保留复制,究竟哪一种是复制,究竟哪一种是DNADNA分子的复制方分子的复制方式呢式呢?下面我们通过实验来研究。下面我们通过实验来研究。二、二、DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据(1)1958年,科学家设计了年,科学家设计了DNA合成的同合成的同位素标记实验。位素标记实验。1.1.实验过程实验过程(同位素用于追踪物质运行和变化(同位素用于追踪物质运行和变化过程时,叫做示踪元素。
7、用示踪元素标过程时,叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物,化学性质不变。人们可以记的化合物,化学性质不变。人们可以根据这种化合物的放射性,对有关的一根据这种化合物的放射性,对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学研究系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做同位素标记法。)方法叫做同位素标记法。)(2 2)科学家先)科学家先将大肠杆菌放入含将大肠杆菌放入含1515N N的培养基中培养的培养基中培养若干代,使所有细若干代,使所有细菌的菌的DNADNA都标记上都标记上1515N N,然后将这些细,然后将这些细菌转移到只含有菌转移到只含有1414N N的培养基中培养。的培养基中培养。随后,分别取完成
8、随后,分别取完成一次细胞分裂的细一次细胞分裂的细菌(细胞数增加一菌(细胞数增加一倍)和完成两次细倍)和完成两次细胞分裂的细菌,并胞分裂的细菌,并将细菌中的将细菌中的DNADNA分离分离出来,做密度梯度出来,做密度梯度离心和分析。离心和分析。(离心技术的原理是物体在匀速圆周运(离心技术的原理是物体在匀速圆周运动时受到一个外向的离心力,将样品放入离动时受到一个外向的离心力,将样品放入离心机转子的离心管内,样品液就随离心管做心机转子的离心管内,样品液就随离心管做匀速圆周运动,产生了一个向外的离心力,匀速圆周运动,产生了一个向外的离心力,由于不同物体的质量、密度、大小及形状等由于不同物体的质量、密度、
9、大小及形状等彼此各不相同,在同一固定大小的离心场中彼此各不相同,在同一固定大小的离心场中沉降速度不同,由此便可以得到相互间的分沉降速度不同,由此便可以得到相互间的分离。离。)(3 3)将分离出来的)将分离出来的DNADNA溶于溶于氯化铯(氯化铯(C Cs sClCl)溶液中进行超速)溶液中进行超速离心。氯化铯溶液在超速离心时,离心。氯化铯溶液在超速离心时,离心管中形成一个连续的离心管中形成一个连续的C Cs sC Cl l密密度梯度,离心管底部溶液的密度度梯度,离心管底部溶液的密度最大,上部溶液的密度最小,以最大,上部溶液的密度最小,以离心管中颜色的深浅表示离心管中颜色的深浅表示C Cs sC
10、 Cl l密密度梯度。度梯度。CsCl密度梯度离心可以将质量差异微密度梯度离心可以将质量差异微小的分子分开,由于含有不同比例小的分子分开,由于含有不同比例15N和和14N的的DNA相对分子质量不同,相同质量相对分子质量不同,相同质量的的DNA集中在一条与该处集中在一条与该处CsCl溶液密度相溶液密度相等的狭窄的带上,从而在试管中出现重、等的狭窄的带上,从而在试管中出现重、中、轻三条带。中、轻三条带。N15/N15DNA重链重链DNAN14/N14DNA轻链轻链DNAN14/N15DNA2.2.预测结果预测结果 经过同位素的标记,将复制后的经过同位素的标记,将复制后的DNADNA分分子密度梯度离
11、心会出现什么样的结果呢子密度梯度离心会出现什么样的结果呢?科学家认为,可能会出现三种科学家认为,可能会出现三种DNADNA分子:分子:含含1515N N的双链的双链DNADNA分子,含分子,含1414N N的双链的双链DNADNA和分别和分别含含1515N N和和1414N N的双链的双链DNADNA分子。分子。含含15N的双链的双链DNA分子密度较大,离心后分子密度较大,离心后的条带应分布于离心管的下部;含的条带应分布于离心管的下部;含14N的双链的双链DNA密度较小,离心后的条带应分布于离心密度较小,离心后的条带应分布于离心管的上部;而两条链分别含管的上部;而两条链分别含15N和和14N的
12、双链的双链DNA密度应该介于双链均含密度应该介于双链均含15N的的DNA和双链和双链均含均含14N的的DNA之间,离心后的条带应分布与之间,离心后的条带应分布与离心管的中部。离心管的中部。实验的结果和预期的结果一致实验的结果和预期的结果一致,说明克里克说明克里克等所做的假设正确等所做的假设正确,复制方式是半保留复制。复制方式是半保留复制。3.3.实验结果实验结果 4.4.讨论分析讨论分析 (1 1)从实验结果知道,亲代)从实验结果知道,亲代DNADNA分子是分子是什么样的什么样的DNADNA分子?分子?亲代亲代DNADNA分子是含分子是含1515N N的双链的双链DNADNA分子。分子。(2
13、2)请从结果推测,子一代细胞的)请从结果推测,子一代细胞的DNADNA分分子的双链组成有什么特点?子二代细胞的子的双链组成有什么特点?子二代细胞的DNADNA分子的双链组成又有什么特点?分子的双链组成又有什么特点?子一代的子一代的DNADNA分子全部位于中部,根据假分子全部位于中部,根据假设说明是一条链含设说明是一条链含1515N N和一条链含和一条链含1414N N的双链的双链DNADNA分子;子二代的分子;子二代的DNADNA分子有的位于上部,有的分子有的位于上部,有的位于中部,根据假设说明有的是含位于中部,根据假设说明有的是含1414N N的双链的双链DNADNA分子,有的是含分子,有的
14、是含1515N N和含和含1414N N的双链的双链DNADNA分子。分子。(3 3)请说说)请说说DNADNA分子复制的特点。分子复制的特点。亲代是亲代是1515N N的双链的双链DNADNA分子,子一代全部是分子,子一代全部是一条链含一条链含1515N N和一条链含和一条链含1414N N的双链的双链DNADNA分子,说分子,说明亲代明亲代DNADNA分子拆开,产生的子代分子拆开,产生的子代DNADNA分子一条分子一条链是链是1515N N,另一条链是,另一条链是1414N N,即一条链是母链,另,即一条链是母链,另一条链新合成的链。一条链新合成的链。子二代子二代DNADNA分子有的是含双
15、链分子有的是含双链1414N N的的DNADNA分子,分子,有的是一条链含有的是一条链含1515N N和一条链含和一条链含1414N N的双链的双链DNADNA分分子,说明是把子一代子,说明是把子一代DNADNA分子拆开进行复制的。分子拆开进行复制的。5.5.实验结论实验结论 根据同位素标记实验的根据同位素标记实验的结果,新合成的双链结果,新合成的双链DNADNA分分子中,有一条链是来自亲代子中,有一条链是来自亲代DNADNA,另一条链是新合成的,另一条链是新合成的,细胞中细胞中DNADNA的复制是以亲代的复制是以亲代的一条的一条DNADNA链为模板,按照链为模板,按照碱基互补配对原则,合成另
16、碱基互补配对原则,合成另一条互补碱基的新链,复制一条互补碱基的新链,复制出的出的DNADNA分子与亲代分子与亲代DNADNA分子分子完全相同,因此,细胞中完全相同,因此,细胞中DNADNA的复制称为半保留复制。的复制称为半保留复制。三、三、DNADNA分子复制的过程分子复制的过程定定义义以亲代以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程的过程时时间间有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期场场所所真核生物:细胞核(主要)、叶绿体、线真核生物:细胞核(主要)、叶绿体、线粒体原核生物:细胞质粒体原核生物:细胞质1.1.列表总结:列表总结:模板:模板:亲代亲代
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