3.3 DNA的复制（第1课时）-【堂堂清】2024-2025学年高一生物下学期同步精品课件（2019人教版必修2）

3.3.1 DNA的复制 本节聚焦： 1.怎么证明DNA是半保留复制的？ 2.DNA的复制过程是怎样的？ 3.DNA的半保留复制对遗传信息的 稳定传递有什么意义？ 1 问题探讨 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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。” DNA的复制是如何进行的？ 思考 内容 结果 沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的这一假说。 DNA复制时，DNA双螺旋解开， 互补的碱基之间的 断裂，解开的 分别作为复制的模板，游离的 根据 原则，通 过形成 ，结合到作为模板的单链上。 亲代DNA分子 对DNA复制的推测 01 新合成的每个DNA分子中， 都 。 半 保 留 复 制 氢键 两条单链 脱氧核苷酸 碱基互补配对 氢键 保留了原来DNA分子中的一条链 对DNA复制的推测 01 内容 DNA复制以DNA双链为模板， 子代DNA的 的。 全 保 留 复 制 亲代DNA分子 这个假说提出后，也有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。 到底哪种假说正确呢 要证明DNA复制是半保留复制， 就需要通过实验区分亲代与子代的DNA。 双链都是新合成 梅塞尔森 斯塔尔 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， 证明了DNA的复制方式是半保留复制。 DNA半保留复制的实验证据 02 ①实验材料： 。 ②实验方法： 技术 技术。 同位素标记 大肠杆菌 密度梯度离心 注：本实验用15N标记，无放射性 补充：密度梯度离心技术 补充：密度梯度离心技术 两条链标记情况 密度 离心位置 两条链都为14N标记 密度 . 试管 . 一条链为14N标记, 另一条链为15N标记 密度 . 试管 . 两条链都为15N标记 密度 . 试管 . 最小 居中 最大 【背景知识】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相对原子质量不同的氮元素的DNA。 上部 中部 底部 DNA半保留复制的实验证据：实验过程 02 ①先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代。 目的：让亲代大肠杆菌的DNA获得15N标记。 DNA半保留复制的实验证据：实验过程 02 15N/ 15N -DNA 14NH4Cl 再分裂一次 分裂一次 ③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。 ②将亲代大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养基中。 注：大肠杆菌约20min繁殖一代 DNA半保留复制的实验证据：演绎推理 02 假设DNA是半保留复制，离心后试管中DNA的位置会是怎样的？ 思考 15N/ 14N-DNA(中带) 14N/ 14N-DNA(轻带) 15N/ 14N-DNA(中带) DNA半保留复制的实验证据：演绎推理 02 15N/ 15N-DNA(重带) 14N/ 14N-DNA(轻带) 15N/ 15N-DNA(重带) 14N/ 14N-DNA(轻带) 假设DNA是全保留复制，离心后试管中DNA的位置会是怎样的？ 思考 DNA半保留复制的实验证据：实验结果和结论 02 1.结果分析：①立即取出：提取DNA→离心→全部是 带。②细胞分裂一次取出：提取DNA→离心→全部是 带。③细胞再分裂一次取出：提取DNA→离心→1/2位于 带、1/2位于 带。2.实验结论：DNA复制是以 的方式进行的。 重 中 中 轻 半保留 DNA的复制 03 阅读课本P55-56思考如下问题： 1.DNA分子复制的概念是什么? 2.DNA分子复制过程需要哪些条件? 3.DNA分子复制过程怎么进行? 4.DNA分子复制的意义？ DNA的复制 03 1．概念： 以 为模板合成 的过程。 2．发生时期： 在真核生物中，这一过程是在 期， 随着染色体的复制而完成的。 3.发生场所：在自然状态下，生物DNA的复制均发生在细胞中 ①真核生物： 。 ②原核生物： 。 ③病毒： 。 亲代DNA 子代DNA 细胞分裂前的间 注：包括有丝分裂和减数分裂前的间期 细胞核（主要）、叶绿体、线粒体 拟核（主要）、细胞质（如质粒） 在活的宿主细胞内 DNA的复制 03 4.过程： ①需要细胞提供 。 解旋 ②需要 酶催化,使氢键断裂。 ③结果：使DNA双螺旋的两条链解开。 能量 解旋 合成子链 ②模板： 。 ③原料： 。 ①酶： 酶等。 ④原则： 。 DNA聚合 亲代DNA的两条链(母链) 游离的4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 注意： 子链合成的方向均为 5’-端→3’-端. 重新螺旋: 每条新链与其对应的模板链盘绕成 .结构。 双螺旋 DNA的复制 03 5．结果：一个DNA分子形成了两个 的DNA分子。 6．特点：① 。② 复制。 7．准确复制的原因： ①DNA独特的 结构，为复制提供了精确的模板。 ②通过 ，保证了复制能够准确地进行。 8．意义： DNA通过复制，将 从亲代细胞传递给子代细胞， 从而保持了 的连续性。 完全相同 边解旋边复制 半保留 双螺旋 碱基互补配对 遗传信息 遗传信息 DNA复制的过程 03 核心探讨 1．如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。 解旋酶 DNA聚合酶 磷酸二酯键 氢键 图1中的酶1和酶2分别是什么酶？ 分别作用于图2中哪个部位？ 思考 核心探讨 1．如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。 解旋酶 DNA聚合酶 磷酸二酯键 氢键 图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中， 哪些链的碱基排列顺序是相同的？ 思考 a和c、b和d的 碱基排列顺序相同。 拓展应用：DNA复制的起点和方向 1．已知果蝇的基因组大小为1.8×108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的效率一般为50～100 bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。 由此加快DNA复制的速率， 为细胞分裂做好物质准备。 请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。 思考 拓展应用：DNA复制的起点和方向 原核生物： 复制 真核生物： 复制 多起点双向 单起点双向 在复制速率相同的前提下，图中DNA是从哪边开始复制的？ 思考 最右边开始。 随堂小练 (　　)沃森和克里克以大肠杆菌为材料，运用同位素标记技术证明 DNA复制方式是半保留复制。 (　　)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法。 (　　)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同。 (　　)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。 (　　)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。 (　　)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中。 (　　)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键。 × × × × × 互补； 边解旋边复制； DNA聚合酶； 细胞质中也有； DNA聚合酶作用部位是 磷酸二酯键； × √ 梅塞尔森和斯塔尔； $$