3.3DNA通过复制传递遗传信息课件-2025-2026学年高一下学期生物浙科版必修2

该高中生物学课件聚焦DNA半保留复制的探究过程、机制及意义，通过“DNA如何存储遗传信息”等情境问题衔接遗传物质证据与结构知识，以假说演绎法为支架，引导学生逐步构建复制方式的认知。 亮点在于以科学探究为主线，通过梅塞尔森-斯塔尔实验案例，运用同位素标记和密度梯度离心技术（探究实践），对比三种复制假说的实验结果（科学思维），渗透结构与功能观（生命观念）。随堂小测强化理解，助力学生提升证据分析能力，为教师提供探究式教学的完整案例。

第三节 DNA通过复制传递遗传信息 第三章 遗传的分子基础 本章学习目标 1.概述生物遗传的物质基础以及DNA作为遗传物质的证据。 2.说明DNA分子结构及其特点，阐明DNA分子复制过程、特点和意义。 3.概述遗传信息的传递和表达过程，阐明遗传密码及其在遗传信息表达中的作用。 4.说明中心法则及其发展。 5.举例说明表观遗传现象。 【思考】 1.DNA复制的可能方式有哪些？ 2.并使用什么科学方法？推测DNA复制的方法是？ 科学家的实验研究揭示了染色体是遗传物质的载体，DNA是主要的遗传物质。作为主要遗传物质的DNA，在分子结构和生物合成的方式上，满足了遗传物质多样化和基本恒定的双重要求。DNA是如何存储遗传信息的呢？ 情境导入 （2）作出假说 推测可能的复制方式。 （1）提出问题 DNA是如何复制的？ （1）半保留复制 （2）全保留复制 （3）弥散复制 （3）演绎推理 关键思路： 标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。 通过实验区分亲代和子代的DNA。 活动：探究DNA的复制过程 1. 实验者： 2.实验材料： 梅塞尔森和斯塔尔 大肠杆菌 梅塞尔森 斯塔尔 大肠杆菌： （繁殖快，20min一代） 密度梯度离心技术 活动：探究DNA的复制过程 3.主要实验技术 ： 同位素标记技术、 实验过程： 15NH4Cl 14N/ 14N DNA 繁殖若干代 15N/ 15N DNA 大肠杆菌繁殖多代后，可认为大肠杆菌DNA都是15N标记的 1958年，科学家设计了DNA合成的同位素示踪实验。他们先将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氨源的培养液中培养若干代，使大肠杆菌的DNA都被同位素N15标记。 活动：探究DNA的复制过程 实验过程： ➋提取大肠杆菌中的DNA分子，进行密度梯度离心。与长期在以14NH4Cl为唯一氨源的培养液中培养的大肠杆菌DNA进行比较，含有15N的DNA分子在离心管的下部形成条带，含有14N的DNA分子在离心管的上部形成条带。 15N/ 15N DNA 14NH4Cl 分裂一次 提取DNA离心 再分裂一次 提取DNA离心 ？ ？ ？ 哪个位置 ？ ？ ？ 哪个位置 活动：探究DNA的复制过程 15N / 14N-DNA 15N / 15N-DNA 14N / 14N-DNA 15N / 14N-DNA 15N 14N 15N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 15N 细胞再 分裂一次 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 P F1 F2 (重带) (中带) (轻带) (中带) 半保留复制 活动：探究DNA的复制过程 15N 14N 15N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 15N 15N / 15N-DNA 15N / 15N-DNA 14N / 14N-DNA 15N / 15N-DNA 细胞再 分裂一次 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 14N / 14N-DNA (重带) (轻带) (重带) (轻带) (重带) P F1 F2 全保留复制 活动：探究DNA的复制过程 14N / 15N-DNA 15N / 15N-DNA 14N / 15N-DNA 15N 14N 15N 15N 15N 14N 14N 15N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 细胞再 分裂一次 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 (重带) (中带) (中带) P F1 F2 弥散复制 活动：探究DNA的复制过程 活动：探究DNA的复制过程 让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 提出DNA离心 转移到含14NH4Cl的培养液中，细胞分裂一次 提出DNA离心 排除DNA的复制是全保留复制 细胞再分裂一次 提出DNA离心 排除DNA复制是分散复制 证明DNA的复制是半保留复制 活动：探究DNA的复制过程 证明DNA的复制是半保留复制 DNA复制时，在解旋酶的作用下，两条链的配对碱基之间的氢键断开，碱基暴露出来，形成了两条“模板链”，即母链。随着DNA的不断解旋，新的子链也逐渐合成，即边解旋边复制。 DNA复制的过程 DNA通过半保留方式进行复制 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 形成氢键 DNA复制的过程 每一条母链按照互补配对的原则，腺嘌呤与胸腺嘧啶核苷酸配对，鸟嘌呤与胞嘧啶核苷酸配对等。最后相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团间形成磷酸二酯键，产生一条子链 DNA通过半保留方式进行复制 DNA聚合酶 1、形成磷酸二酯键 2、作用方向5'端→ 3'端 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 合成方向： 子链的 5'端→3'端 DNA复制的过程 每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构。这样，原来的一个双螺旋DNA分子就变成了两个双螺旋DNA分子。这两个新形成的DNA分子是相同的，并且与亲代DNA分子相同。这一过程还需要DNA聚合酶的参与，即DNA的复制是一个酶促合成过程，同时需要能量。 DNA通过半保留方式进行复制 ① 模板 ② 原料 ③ 酶 ④ 能量 亲代DNA的两条链 游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶（氢键）、DNA聚合酶、DNA连接酶(磷酸二酯键 ）等 引物酶（合成RNA引物，引导合成DNA，聚合核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸）等 由细胞提供(如ATP提供) DNA通过半保留方式进行复制 DNA复制的过程 DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础 2.时间： 3.场所: ①真核生物： 1.概念： 新DNA的合成就是产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程，称为DNA的复制。以复制方式合成DNA，使得遗传信息在传递过程中保持不变。 ②原核生物： 细胞核（主要），叶绿体、线粒体 拟核、细胞质（质粒） ③病毒： 宿主细胞内 细胞分裂前的间期(有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期)，随着染色体的复制而完成。 DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础 4.意义： DNA的复制不仅保证了多细胞生物体的每个体细胞都携带相同的遗传信息，而且生殖细胞在形成过程中也要进行DNA的复制。这一复制过程使亲代的遗传信息传递给子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。因此，子代能够继承亲代的性状。 半保留复制 全保留复制 假说演绎法 解旋 形成子代DNA 合成子链 课堂小结 DNA的复制 对DNA复制的推测 DNA半保留复制的实验证据 DNA复制的 过程 DNA复制的 计算 随堂小测 1.科学家在研究DNA复制的连续性问题时，发现如下证据：①至少有一半新合成的DNA首先以短的片段形式出现，之后连接在一起；②T4噬菌体在DNA连接酶缺失的大肠杆菌中培养时，出现新生短链积累。下列叙述错误的是(   ) A.磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，构成双链DNA的基本骨架 B.DNA连接酶可将新生的短链片段连接 C.可依据15N标记的DNA复制产生的子代DNA的放射性情况来判断其复制方式 D.证据①②均表明DNA复制过程中存在着不连续复制 答案：C 解析：双链DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架，A正确；DNA连接酶能将双链DNA片段连接起来，B正确；15N没有放射性，C错误；证据①②均显示DNA复制过程中会有短的片段出现，然后再被连接起来，表明DNA复制过程中存在着不连续复制，D正确。 随堂小测 2.某研究小组将DNA双链都被10N标记的大肠杆菌转移到以“NH4C1为唯一氮源的培养液中培养，每隔一定时间(间隔时间相当于大肠杆菌繁殖一代的时间)取样分离细菌中的DNA分子，做密度梯度离心后，不同世代细菌的DNA分子在管中的位置如图所示。下列相关叙述不正确的是(   ) A.本实验运用了同位素示踪技术，可方便区别亲代与子代的DNA B.本实验结果可以说明DNA分子的复制方式是半保留复制 C.大肠杆菌在繁殖到第三代时，合成DNA所需的嘌呤数等于嘧啶数 D.理论上繁殖四代后检测结果中的轻带DNA所占比例大约为5/6 答案：D 解析：实验用15N标记亲代DNA，14N标记子代DNA，运用同位素示踪技术，可区分亲代与子代DNA，A正确；亲代DNA全重带，子一代全中带，子二代1/2中带1/2轻带，符合半保留复制特点，可说明DNA复制方式是半保留复制，B正确；DNA中嘌呤数等于嘧啶数，故合成DNA所需嘌呤数等于嘧啶数，C正确；繁殖四代后，DNA分子共16个，其中2个为中带，14个为轻带，轻带所占比例为14/16=7/8，D错误。故选D。 $