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复制的核心内容，涵盖半保留复制的推测、梅塞尔森-斯塔尔实验证据、复制过程及相关数量计算，通过“假说-演绎法”主线，以合作探究问题链引导学生分析复制方式推测、同位素标记技术应用及密度梯度离心原理，构建“推测-实验-验证”的学习支架，衔接DNA结构与遗传信息传递的前后知识。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，以梅塞尔森-斯塔尔实验为载体，通过分步设计实验思路、预期结果分析等环节培养假说-演绎能力，结合同位素标记技术原理讲解与数量计算专题（如子代DNA分子数公式推导）强化逻辑推理；资料含复制过程总结表格、随堂巩固题及真核生物复制拓展思考，助力教师系统教学，同时帮助学生形成生命观念中的遗传信息延续观，提升科学探究与问题解决能力。

目标 01 02 03 分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。（科学思维) 通过对DNA复制方式的推测及对探究DNA复制方式实验的分析,再一次体会假说—演绎法。 （社会责任） 学习目标 通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。（生命观念） 跟着花花学生物 1 第3章 基因的本质 第3节 DNA 的复制 沃森（左）和克里克（右） 保持了遗传性状的稳定性。 跟着花花学生物 一、DNA的半保留复制（P53—55） 1.对DNA分子复制的推测： 2.DNA半保留复制的实验证据： 3.DNA复制过程中的数量关系： 自主阅读P53相关内容，归纳复制过程、分析比较两种假说的异同点。 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。 跟着花花学生物 解旋 母链1 母链2 母链1 母链2 子链1 子链2 1.对DNA分子复制的推测：（1）沃森、克里克的半保留复制假说： 跟着花花学生物 1.对DNA分子复制的推测： （1）沃森、克里克的半保留复制假说： （2）全保留复制假说： 复制一次 复制 一次 跟着花花学生物 合作探究：①“探究DNA复制方式？”关键思路是什么？ 把复制出的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区别开，观察它在新DNA中出现的情况。 ②肉眼看不见DNA，如何区分亲代和子代的DNA呢？ 同位素标记技术 含氮碱基 P 脱氧 核糖 C H O N P ③五种元素均可标记吗？为什么？ 不能用14C、3H、2P等具有放射性的同位素标记； 可用15N和14N标记（无放射性、且相对分质量有差别导致不同DNA密度有差异）。 ④实验思路？ ⑤形成的不同密度的DNA分子是随机混合在一起的， 应如何区分？ 先用15N培养亲代DNA，再用14N培养子代DNA；再检测子代DNA的含N情况。 跟着花花学生物 (重带) 15N/15N—DNA 15N/14N—DNA (中带) 14N/14N—DNA (轻带) 密度梯度 离心技术 密度梯度离心技术是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降，在一定的离心力下把颗粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同区带的分离方法。 跟着花花学生物 合作探究：⑥预期结果：画一画分别按照半保留复制、全保留复制的方式复 制两次，DNA中15N和14N的分布情况。 15N 14N 14N 14N 15N 14N P: F1: F2: 14N复制 （1）半保留复制 15N 15N （2）全保留复制 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N复制 14N复制 14N复制 14N 14N 15N 15N 跟着花花学生物 合作探究：⑦实验结果：画一画分别按照半保留复制、全保留复制的方式 复制两次，DNA在试管中的分布情况。 15N/15N-DNA 重带 15N/14N-DNA 中带 14N/14N-DNA 1/2中带 1/2轻带 15N/15N-DNA 重带 1/2重带 1/2轻带 1/4重带 3/4轻带 跟着花花学生物 一、DNA的半保留复制（P53—55） 1.对DNA分子复制的推测： 2.DNA半保留复制的实验证据： （1）实验介绍： 梅塞尔森 斯塔尔 同位素标记技术、密度梯度离心技术 1958年 大肠杆菌： （结构简单、繁殖快） 跟着花花学生物 2.DNA半保留复制的实验证据： （1）实验介绍： （2）实验原理： （3）实验过程： （4）演绎推理： （5）实验验证： （6）实验结论： 梅塞尔森、斯塔尔 同位素示标记技术、密度梯度离心技术 14N/ 14N 14N/ 15N 15N/ 15N 轻密度带 中密度带 重密度带 跟着花花学生物 2.DNA半保留复制的实验证据： （3）实验过程： 梅塞尔森、斯塔尔 ①获得15N标记的大肠杆菌DNA 15NH4Cl 14N/ 14N DNA 繁殖若干代 15N/ 15N DNA 跟着花花学生物 （3）实验过程： ②将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中。 在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再进行离心，记录位置。 15N/ 15N DNA 14NH4Cl 再分裂一次 分裂一次 提取DNA 离心 提取DNA 离心 ？ ？ ？ 哪个位置 ？ ？ ？ 哪个位置 跟着花花学生物 2.DNA半保留复制的实验证据： （4）演绎推理： （5）实验验证： （6）实验结论： 梅塞尔森、斯塔尔 15N/14N-DNA 中带 14N/14N-DNA 中带 轻带 15N/14N-DNA 跟着花花学生物 2.DNA半保留复制的实验证据： （5）实验验证： （6）实验结论： 亲代 第一代 第二代 15N/ 14N 15N/ 15N 15N/ 14N 14N/ 14N 重带 中带 1/2中带 1/2轻带 DNA复制是______复制。 半保留 跟着花花学生物 作出假设 演绎推理 实验验证 小结：DNA半保留复制的发现 得出结论 1.DNA是如何复制的? 提出问题 2.DNA的复制是半保留复制 3.子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象 4.通过实验进行验证 假说 ∣演绎法 5.DNA以半保留的方式复制 跟着花花学生物 3.DNA复制过程中的数量关系： eg：将一个被15N标记的DNA转移到14N的培养液复制n代。 一、DNA的半保留复制（P53—55） （1）示意图： F1 F2 P P F2 F1 F3 跟着花花学生物 3.DNA复制过程中的数量关系： （2）子代DNA分子数： ①共有___个DNA分子； ②含15N的DNA分子有___个，只含15N的DNA分子有___个； ③含14N的DNA分子有___个，只含14N的DNA分子有____个； ④同时含15N、14N的DNA分子有___个。 F1 F2 P 2n 2 0 2n 2n-2 2 跟着花花学生物 3.DNA复制过程中的数量关系： F1 F2 P （3）子代DNA分子的脱氧核苷酸链数： ①共有______条脱氧核苷酸链； ②含15N的脱氧核苷酸链有___条； ③含14N的脱氧核苷酸链有_______条。 （4）消耗脱氧核苷酸数： 若亲代含有某种核苷酸m个 ①经过n次复制后，共需要消耗该种核苷酸___________个； ②第n次复制时，需要消耗该种核苷酸____________个。 2n×2 2 2n×2-2 （2n-1）×m (2n-2n-1)×m 跟着花花学生物 科恩伯格 1959年获诺贝尔奖 资料一：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶等物质，结果并未得到DNA分子。 资料二：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶等物质，又加入了微量的DNA分子。结果有新的DNA产生，且与加入的微量DNA分子相同。 二、DNA复制的过程（P55—56） DNA复制需要亲代DNA、酶、ATP、4种脱氧核苷酸等物质。 跟着花花学生物 20 二、DNA复制的过程（P55—56） 1.概念： 2.时期： 3.场所： 4.过程： 5.特点： 6.结果： 7.条件： 8.精确复制的原因及意义： 跟着花花学生物 二、DNA复制的过程（P55—56） 1.概念：以亲代DNA为____合成_______的过程。 2.时期：_________________、______________________ 3.场所： 模板 子代DNA 有丝分裂前的间期 减数第一次分裂前的间期 主要在细胞核 细胞分裂前的间期：随染色体的复制而复制 跟着花花学生物 4.复制过程： （1）解旋： C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' ATP 解旋酶 能量、解旋酶：断氢键、双链打开。 跟着花花学生物 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T 4.复制过程： （2）合成子链： 模版：2条母链、原料：游离的4种脱氧核苷酸、 原则：碱基互补配对原则； ①氢键自动形成，不需要酶。 跟着花花学生物 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T A C G C A A G C T A G T C A T T A DNA聚合酶 5' 3' T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' ATP ATP 4.复制过程： （2）合成子链： 模版：2条母链、原料：游离的4种脱氧核苷酸、 原则：碱基互补配对原则； DNA聚合酶： 形成磷酸二酯键 ②子链的合成方向： 5'端→ 3'端 跟着花花学生物 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' T A G C C G T A T A G C C G A T A T 3' 5' T T A C G C G T A T A T A T A 5' 3' 4.复制过程： （3）重新螺旋： 5.复制特点： （1）边解旋、边复制 （2）半保留复制 跟着花花学生物 4.复制过程：（1）解旋： （2）合成子链 （3）重新螺旋 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA解旋酶 DNA聚合酶 游离的脱氧核苷酸 跟着花花学生物 P56拓展应用: 果蝇DNA的电镜照片 5.复制特点： （1）边解旋、边复制；（2）半保留复制； （3）多起点复制。 资料：女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子达36mm，DNA复制速度约为4μm/min(1mm=1000μm)，但复制过程仅需40min左右即完成。 跟着花花学生物 6.结果： 8.精确复制的原因及意义： 思考：母子链关系 1个DNA复制形成2个________的DNA；并分配到2个子细胞中。 完全相同 （1）原因： ①________________提供了精确模板； ②________________保证了准确复制。 独特的双螺旋结构 碱基互补配对原则 （2）意义： 将________从亲代传给子代，保持了遗传信息的______。 遗传信息 连续性 跟着花花学生物 过程 跟着花花学生物 30 随堂巩固： 2、氢键的形成需要酶的催化吗？ a和c，b和d 解旋酶 DNA聚合酶 磷酸二酯键 氢键 不需要 1、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？ 3、a、b、c、d 4条单链中，碱基排列顺序相同的是？ 跟着花花学生物 DNA复制总结： 细胞分裂前的间期 真核：细胞核、线粒体、叶绿体 原核：拟核、细胞质（质粒） 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 ATP水解提供 解旋酶、DNA聚合酶等 从子链的5'端向 3'端延伸 半保留复制；边解旋边复制 遗传信息的传递 碱基互补配对 跟着花花学生物 同位素标记 放射性 同位素 稳定 同位素 3H 14C 32P 18O 15N 检测 放射性 检测 密度或相对分子质量 科学方法：同位素标记法(同位素示踪法)：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。 标记DNA 研究DNA复制方式。 P二54 3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。 14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。 标记DNA， 噬菌体的遗传物质 标记H2O、CO2 研究光合产物O2中氧原子的来源。 P二45 P一102 P一103 P一51 跟着花花学生物 资料3:赫伯特·泰勒利用蚕豆(2N=12)根尖细胞作为实验材料，用放射性同位素H标记细胞染色体DNA(标记双链),然后让细胞在不含3H的培养液中进行有丝分裂，经放射自显影显示实验结果，观察染色体被标记的情况。 请根据自己的论点以图示方式预测实验结果：画出有丝分裂过程中第1次有丝分裂中期和第2次有丝分裂中期每条染色体的2条姐妹单体被标记的情况。 思考：真核生物的DNA复制是否也是半保留复制? 3H有放射性 1H无放射性 说明 染色体 第一次复制：每条染色体都带放射性，但只有一条姐妹染色体有放射性。 第二次复制 跟着花花学生物 半保留复制 复制 复制 复制 着丝粒分裂 着丝粒分裂 第一次复制：每条染色体、姐妹染色体都带放射性 第二次复制：每条染色体都带放射性，但只有一条姐妹染色体有放射性。 细胞分裂后期，着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开，每条子染色体移向细胞的哪一极具有“随机性”。 实验结果与半保留复制预期的情况完全符合，证明了真核细胞的DNA复制也符合半保留复制。 跟着花花学生物 补充：为什么DNA的复制需要RNA引物？ ATCGCGATAGCGTAGCTGCGACCTAGC 5’ 3’ TAGCGCTATCGCATCGACGCTGGATCG 3’ 5’ GGAUCG 5’ AUCGCG 5’ RNA引物Ⅰ RNA引物Ⅱ TAGCGCTATCGCATCGACGCT 3’ ATAGCGTAGCTGCGACCTAGC 3’ DNA聚合酶特点：不能从头合成DNA，而只能延伸3’-端DNA链。 因此，DNA复制需要引物，为DNA聚合酶提供3’。 DNA的合成方向：总是从子链的5‘端向3’端延伸。 跟着花花学生物 引物的作用简单理解就是引出DNA聚合酶，因为DNA聚合酶必须识别3’端才能结合上去。 小结一下： 跟着花花学生物 冈崎片段 b （1）已知DNA聚合酶只能从5‘向3’移动，当母链是a时，子链DNA的合成方向是？ （2）当母链是b时，子链DNA还能连续合成吗？ 子链DNA的合成方向是5‘到3’（不间断连续合成） 子链DNA按照5‘到3’不连续合成，形成片段 “片段”该怎么连接成完整的DNA链呢？ DNA连接酶 连接DNA片段 4．如图为DNA分子复制的模型，请据图回答下列问题。 跟着花花学生物 38 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $