3.3DNA的复制课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦DNA复制，系统涵盖复制方式（半保留复制）、实验证据（梅塞尔森-斯塔尔实验）、过程、条件、特点及相关计算，通过情境问题“复制机制可能是怎样的？”结合碱基互补配对原则引出假说，以假说-演绎法为主线串联推测、实验、过程分析及应用，构建递进式学习支架。 其亮点在于以科学思维和探究实践为核心，完整呈现假说-演绎法（提出问题→假设→演绎推理→实验验证），结合同位素标记、密度梯度离心技术分析实验，培养证据推理能力。生命观念上体现结构与功能观（双螺旋结构提供复制模板），小结通过表格、计算规律及细胞分裂标记问题整合知识。学生能提升科学探究能力，教师可直接利用情境导入、跟踪训练优化教学。

3.3DNA的复制 学习目标 运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。 01 通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定遗传的基础。 02 概述DNA复制的条件、过程和特点。 03 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 notice 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. 《核酸的分子结构》论文节选 1、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的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链,然后通过碱基互补配对合成互补链。 2、为什么用“可能”？ 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。 情境导入 DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂； 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。 1.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 （1）半保留复制 （2）全保留复制 （3）弥散复制 2.其他观点——全保留复制、弥散复制 全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 弥散复制：DNA复制是随机的。 对DNA复制的推测 如何来证明那个观点是正确的？ 梅塞尔森和斯塔尔实验 提出问题 要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？ 关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。 如何做区分亲代和子代的DNA，又如何进行实验观察呢？ DNA以什么方式复制？ 作出假设 DNA以半保留方式复制（全保留、分散） DNA半保留复制的实验证据---假说-演绎法 同位素标记技术 资料：15N和14N是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，含15N的DNA比含14N的DNA密度大； 如何做区分亲代和子代的DNA？ DNA半保留复制的实验证据---假说-演绎法 实验中，复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离，怎么解决这个问题？ 15N 15N 15N 14N 14N 14N 密度梯度离心 重带 中带 轻带 DNA半保留复制的实验证据---假说-演绎法 离心技术 大肠杆菌在含15N的培养液中生长若干代，转移到含14N的培养液，不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，观察离心后试管中DNA的位置。 基本步骤 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N-DNA 14N/ 15N-DNA 15N/ 14N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 亲代 子一代 演绎推理 半保留复制 全部位于 重带 全部位于 中带 1/2位于轻带 1/2位于中带 离心 离心 离心 DNA 复制一次 据此推测，子三代的结果是？ 子二代 DNA 复制一次 子三代 DNA 复制一次 15N/ 15N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 15N 15N/ 15N-DNA 15N/ 15N-DNA 14N/ 14N-DNA 15N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 14N/ 14N 亲代 子一代 演绎推理 全保留复制 全部位于 重带 1/2位于轻带 1/2位于重带 3/4位于轻带 1/4位于重带 离心 离心 离心 DNA 复制一次 据此推测，子三代的结果是？ 子二代 DNA 复制一次 子三代 DNA 复制一次 15N/ 15N 14N/ 14N 15N/ 15N 14N/ 14N 15N/ 15N 亲 代 子一代 子二代 细胞再分裂一次 15N 15N 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 F1: 15N 14N 15N 14N 中密度带 F2: 15N 14N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 中密度带 P: 高密度带 演绎推理 弥散复制 演绎推理预期实验结果 半保留复制 全保留复制 分散复制 亲代 第一代 第二代 亲代 第一代 第二代 亲代 第一代 第二代 演绎推理 总结 结论： 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的复制是分散复制 细胞再分裂一次 转移到含14NH4Cl 的培养液中 分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 实验验证 亲代 子一代 DNA 复制一次 子二代 DNA 复制一次 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 15N/ 14N 14N/ 15N 得出结论 发现问题 提出假说 演绎推理 实验验证 半保留复制、全保留复制或分散复制 推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果 结论：DNA复制是半保留复制 DNA是如何复制的? 证明DNA半保留复制的实验 科学研究的方法——假说演绎法 跟踪训练 1.将拟核的大型环状DNA双链都被15N标记的大肠杆菌，于14N的培养基中培养，分裂4次后，下列叙述正确的是( ) A.所有大肠杆菌都含有15N，所有大肠杆菌都含有14N B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2 C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4 D.含有15N的大型环状DNA分子占全部大型环状DNA分子的比例为1/8 √ 跟踪训练 2.将15N标记的亲代大肠杆菌（其DNA经密度梯度离心后如图甲），转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养，每20分钟繁殖一代，收集并提取DNA，进行密度梯度离心，如图为离心结果模拟图。下列有关叙述正确的是( ) A.乙是转入14N培养基中复制一代的结果 B.繁殖三代后含15N的DNA分子与含14N的DNA分子比为1：4 C.出现丙结果至少需要40分钟 D.若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果也能判断DNA的复制方式 √ 1.DNA复制的概念是什么?时间？场所？ 2.DNA复制过程怎么进行? 3.DNA复制过程需要哪些条件? 4.DNA复制过程有何特点? 5.DNA复制有何生物学意义? 阅读P55：思考下列问题： DNA复制的过程 1.概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 2.时间 真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体； 原核细胞：拟核（主要），质粒（环状DNA）； 病毒：宿主细胞中（如：噬菌体侵染大肠杆菌） 细胞分裂前的间期（S期），随着染色体的复制而完成。 3.场所 DNA的复制 ①模板： ②原料： ③能量 ④ 酶： 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶(破坏氢键、打开双链）DNA聚合酶（将游离的脱氧核苷酸连接到单链上，催化磷酸二酯键形成）等 ATP 形成两个完全相同的DNA分子 5.条件 6.特点 8.结果 7.方向 从子链的5' 端向 3' 端延伸 DNA的复制 边解旋边复制 (从过程上看) 半保留复制 (从结果上看) 9.意义 将遗传信息从亲代传递给子代，从而保证了遗传信息的连续性。 1.半保留复制—准确性 2.边解旋边复制 ①精确的模板：独特双螺旋结构 ②原则：碱基互补配对 高效性 3.双向复制 4.多起点复制（真核生物） 原因 DNA的复制 10.特性 11. DNA准确复制的原因 ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 ②碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 跟踪训练 1.DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是( ) A.腺嘌呤和鸟嘌呤之间的氢键 B.腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键 C.脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键 D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键 √ 跟踪训练 2.如图是DNA复制过程的示意图，图中a、b表示相关酶。下列有关叙述正确的是( ) A.a表示DNA聚合酶，其作用是催化形成氢键 B.b表示解旋酶，其作用是连接脱氧核苷酸合成子代DNA链 C.新合成的两条子链的碱基排列顺序相同 D.边解旋边复制的方式提高了DNA复制的效率 √ DNA复制的推测 DNA复制实验证据 DNA复制 全保留复制 半保留复制 实验过程 实验结果 实验结论 基本条件 过程 特点 用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离 亲代：一条DNA带（底部） 第一代：一条DNA带（中间） 第二代：两条DNA带（中间、上部） DNA复制是半保留复制 解旋 合成子链 重新螺旋 模板 酶 能量 原料 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 边解旋边复制 解旋酶 DNA聚合酶 证明 参与 参与 小结 亲代DNA分子经n次复制后，则 ①子代DNA分子数： ②含亲代母链的DNA分子数： ⑤不含亲代母链的DNA分子数： 2n个 2个 2n-2个 ⑥含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之比为： 2/ 2n ④只含亲代母链的DNA分子数： 0个 DNA复制中的有关计算 ③含子代新合成链的DNA分子数： 2n个 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数： ②亲代脱氧核苷酸链数： ③新合成的脱氧核苷酸链数： 2n+1条 2条 2n+1-2条 亲代DNA分子经n次复制后，则 DNA复制中的有关计算 有关DNA复制的计算 活动探究二： 将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个， （1）1次复制需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ （2）2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ （3）n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ 14N 15N 14N 15N 15N 15N 15N 15N 复制2次： 14N 14N 亲代 汉水丑生侯伟作品 14N 14N 15N 15N 复制1次： m个 3m个 m (2n－1)个 活动探究三： 将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个， （1）第1次复制需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ （2）第2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ （3）第n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？ 有关DNA复制的计算 m个 2m个 m·2n－1个 14N 15N 14N 15N 15N 15N 15N 15N 14N 14N 亲代 汉水丑生侯伟作品 14N 14N 15N 15N 复制1次： 复制2次： m（ 2n-1） （1）则经过n次复制共需要消耗该脱氧核苷酸个数为： （2）第n次复制需要消耗该脱氧 核苷酸个数为： m × 2n-1 亲代DNA分子经n次 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则 DNA复制中的有关计算 第一 注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。 第二 第三 注意碱基的单位是“对”还是“个”。 切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。 第四 看清试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。 关于“DNA复制”的四点“注意” 有关DNA复制的计算 1.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是：（ ） A．1/2 B．1/4 C．1/6 D．1/8 2.某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（是第几代）（ ） A．三次（第四代） B．四次（第五代） C．五次（第六代） D．六次（第七代） 课堂检测 3.一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是 (　　) A.1/2 B.1/4 C.1/6 D.1/8 课堂检测 4.有100个碱基对的某DNA分子片段，内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是多少？(　　) A．40n－1 B．40n C．40×2n－1 D．40×(2n－1) 一、概念检测 1．DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。 （1）DNA 复制与染色体复制是分别独立进行的。 （ ） （2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。 （ ） × × 2．DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ） A．复制均在细胞核内进行 B．碱基互补配对原则保证了复制的准确性 C．1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子 D．游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链 B 3． 将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是 （ ） A．所有的大肠杆菌都含有15N B．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2 C．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4 D．含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8 C 细胞分裂中染色体标记的问题---①有丝分裂 ①有丝分裂中染色体标记情况分析 一个含有2n条染色体的细胞，其染色体DNA的两条链都被标记， 在不含有标记的原料中进行有丝分裂。 细胞分裂中染色体标记的问题---①有丝分裂 ①有丝分裂中染色体标记情况分析 前中期 后期 子细胞 染色体总数 2n 4n 2n 标记染色体数 2n 4n 2n 标记单体数 4n(每条染色体的两个单体都被标记) 0 0 标记DNA数 4n(每个DNA的一条链被标记) 4n(每个DNA的一条链被标记) 2n(每个DNA的一条链被标记) 细胞分裂中染色体标记的问题---①有丝分裂 ①有丝分裂中染色体标记情况分析 前中期 后期 子细胞 染色体总数 2n 4n 2n 标记染色体数 2n 2n 0~2n 标记单体数 2n(每条染色体的一个单体都被标记) 0 0 细胞分裂中染色体标记的问题---①有丝分裂 ①有丝分裂中染色体标记情况分析 前中期 后期 子细胞 标记DNA数 2n(每条染色体的一个单体上的DNA的一条链被标记) 2n(每条染色体上的DNA的一条链被标记） 0~2n 减数分裂中染色体标记情况分析 细胞分裂中染色体标记的问题---②减数分裂 一个含有2n条染色体的细胞，其染色体DNA的两条链都被标记，在不含有标记的原料中进行减数分裂。 减数分裂中染色体标记情况分析 细胞分裂中染色体标记的问题---②减数分裂 前中后期 子细胞 染色体总数 2n(n对) n 标记染色体数 2n(n对) n 标记单体数 4n(每条染色体的两个单体都被标记) 2n(每条染色体的两个单体都被标记) 标记DNA数 4n(每个DNA的一条链被标记) 2n(每个DNA的一条链被标记) 减数分裂中染色体标记情况分析 细胞分裂中染色体标记的问题---②减数分裂 前中期 后期 子细胞 染色体总数 n条 2n n 标记染色体数 n 2n(n对) n 标记单体数 2n(每条染色体的两个单体都被标记) 0 0 标记DNA数 2n(每个DNA的一条链被标记) 2n(每个DNA的一条链被标记) n(每个DNA的一条链被标记) Lavf58.20.100 $