第3章 第3节 DNA的复制（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高一生物必修2 遗传与进化同步学案（人教版）

该高中生物学课件聚焦“DNA的复制”，围绕半保留复制的提出、实验证明、过程及计算展开，课前预习梳理早期复制方式假说，课堂以梅塞尔森-斯塔尔实验为核心，搭建“假说-实验-结论”学习支架，衔接知识逻辑。 其亮点是通过同位素标记与离心技术实验，结合假说-演绎法，培养科学探究能力。图解分析复制条件、过程，归纳计算规律，“一所两期三步四条件”巧记要点强化科学思维。学生提升探究与思维能力，教师可依托系统资源高效教学。

　　第3章　基因的本质 　第3节　DNA的复制 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 目录 contents Part 01 一、课前预习 打基础 Part 02 二、课堂探究 陪素养 Part 03 三、随堂达标 勤演练 第3章　基因的本质 返回导航 1 课前预习 打基础 返回导航 第3章　基因的本质 返回导航 1 半保留复制 ① DNA双链 子代DNA的双链 第3章　基因的本质 返回导航 1 同位素标记 底 中 上 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 重 中 半保留复制 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 以亲代DNA 细胞分裂前的间 细胞核 第3章　基因的本质 返回导航 1 能量 解旋 两条螺旋的双链 母链 脱氧核苷酸 DNA 碱基互补配对 双螺旋结构 第3章　基因的本质 返回导航 1 两个与亲代完全相同 边解旋边复制 半保留复制 遗传信息 遗传信息 双螺旋结构 碱基互补配对 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 课堂探究 陪素养 返回导航 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 返回导航 随堂达标 勤演练 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 第3章　基因的本质 返回导航 1 谢谢观看 第3章　基因的本质 返回导航 1 课标要求 素养目标 3.1.3　概述DNA分子通过半保留方式进行复制 1.通过DNA半保留复制的提出及证明过程，体验科学探究的基本方法。(科学探究) 2．基于对DNA复制图解的分析，归纳概括DNA分子复制的条件、过程和特点。(科学思维) 3．能利用碱基互补配对原则，归纳总结DNA分子复制中相关计算规律和方法。(科学思维) 一、早期认为DNA复制方式有哪些？ 1．沃森和克里克提出DNA复制方式是： 。 2．下列有关DNA半保留复制的认识正确的是： 。 ①DNA复制时需双螺旋解开，碱基对之间的氢键断裂 ②复制的模板是DNA的一条链 ③DNA复制时需要4种游离的核糖核苷酸 3．不同观点：全保留复制，即以 为模板， 都是新合成的。 二、如何证明DNA的复制方式是半保留复制？ 1．实验技术： 技术和离心技术。 2．实验原理： 两条链标记情况 相对分子质量 离心位置 都是15N 最大 试管的 部 一条15N，一条14N 适中 试管的 部 都是14N 最小 试管的 部 3.实验过程： 4．演绎推理： (1)假设DNA复制方式是半保留复制，预期实验结果： ①立即取出，提取DNA，离心，获得15N/15N—DNA。 ②繁殖一代，提取DNA，离心，获得 。 ③繁殖二代，提取DNA，离心，获得 。 (2)假设DNA复制方式是全保留复制，预期实验结果： ①立即取出，提取DNA，离心，获得15N/15N—DNA。 ②繁殖一代，提取DNA，离心，获得 。 ③繁殖二代，提取DNA，离心，获得 。 5．实验结果： (1)立即取出，提取DNA→离心→ 带。 (2)繁殖一代后，提取DNA→离心→ 带。 (3)繁殖两代后，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 6．实验结论：实验结果和假设和DNA复制方式是半保留复制的预期结果一致，说明DNA的复制是以 的方式进行的。 【思考】　DNA半保留复制的实验证明应用了什么科学方法？ 提示　假说—演绎法。 三、DNA复制的过程是怎样的？有何特点？ 1．概念：是指 为模板合成子代DNA的过程。 2．时期：在真核生物中，是在 期。 3．场所：主要是 ，线粒体、叶绿体内也可以。 4．过程： 5．结果：一个DNA分子形成了 的DNA分子。 6．特点：(1) ；(2) 。 7．意义：将 从亲代传给了子代，从而保持了 的连续性。 8．准确复制的原因： (1)DNA分子的 ，为复制提供了精确的模板。 (2)通过 保证了复制准确无误地进行。 【思考】　原核生物的DNA复制场所在哪里？ 提示　拟核和质粒。 　 DNA半保留复制的实验证据 1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验。结合教材P54“思考·讨论”，讨论解决有关问题。 1．实验开始时，为什么要用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代？ 提示 普通的大肠杆菌体内的氮元素都是14N，用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖多代后，可认为大肠杆菌体内的氮元素都是15N标记的，包括DNA上的氮元素。 2．关于DNA复制的推测，最初还有一种“全保留复制”的假说，作为模板链的两条链复制完后再重新结合成双链，而两条新合成的链结合成另一个DNA分子，如果按照这个理论的话，上述实验结果会是怎样的？ 提示　①在含有15NH4Cl的培养液中培养若干代，提取DNA→离心→一条DNA带，位置靠近试管底部。 ②在含14NH4Cl的普通培养液中繁殖一代，提取DNA→离心→两条DNA带，一条靠近试管底部，一条靠上。 ③在含14NH4Cl的普通培养液中再繁殖一代，提取DNA→离心→两条DNA带，一条靠近试管底部，一条靠上。 假说—演绎法分析DNA半保留复制的实验 (1)假说：DNA的复制是半保留复制。 (2)演绎推理 ①亲代大肠杆菌的DNA的两条链都被15N标记，DNA相对分子质量最大，离心时应该靠近试管的底部。 ②如果DNA两条链中都含有14N，那么DNA相对分子质量最小，离心时应该在试管的上部。 ③如果DNA两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么DNA在离心时应该在试管的中部。 (3)实验结果 ①亲代大肠杆菌的DNA带只有一条，位置靠近试管底部。 ②第一代细菌(DNA复制了一次)的DNA带只有一条，在试管中的位置居中。 ③第二代细菌(DNA复制了两次)的DNA带有两条，在试管中的位置一条居中，另一条靠上。 (4)实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。 　某校一个生物活动小组进行研究性学习，他们借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了验证这两种假设，他们设计了下列实验，请完成实验并预测结果。 (1)实验步骤 第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为14N—DNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15N—DNA。提取DNA并用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。 第二步：将亲代大肠杆菌(15N—DNA)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)。 如果DNA___________________________________________________________， 则是全保留复制；如果DNA________________，则是半保留复制。 第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(15N—DNA)转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)。如果DNA________________________________________________________________________， 则是全保留复制；如果DNA________________________________________________________________________， 则是半保留复制。 (2)有人提出：第一代(Ⅰ)的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占1/2，则一定为半保留复制。你认为这种说法是否正确？________；原因是_____________________________ 【答案】　(1)不能　③　(2)脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖　1　(3)高　(4)①和②　稳定性 【解析】　(1)亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)后，若为全保留复制的话，复制产生的DNA分子中一半DNA两条链均含14N，另外一半DNA两条链均含15N，故一半在轻带位置，一半在重带位置；若为半保留复制的话，复制产生的DNA分子中都是一条链含14N，一条链含15N，故全部位于中带位置。 亲代大肠杆菌含15N转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)后，全保留复制的话，DNA分子中有1/4的DNA两条链均含15N，另外有3/4的DNA两条链均含14N，故3/4出现在轻带位置，1/4出现在重带位置；半保留复制的话，一半DNA分子中都是一条链含14N，一条链含15N，另一半DNA分子中两条链均含14N，故一半在中带位置，一半在轻带位置。 (2)第一代(Ⅰ)的DNA用解旋酶处理后再离心，半保留复制和全复制形成的子代DNA单链都是一半含14N，一半含15N，则一半在轻带位置，一半在重带位置。 【答案】　(1)一半在轻带位置，一半在重带位置　全部位于中带位置　3/4在轻带位置，1/4在重带位置　一半在中带位置，一半在轻带位置　(2)不正确　不论是全保留复制，还是半保留复制，其第一代用解旋酶处理后，都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后都有一半单链在重带上，一半单链在轻带上 【练1】　(多选)1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如下图)，证实了DNA是以半保留方式复制的。②③④⑤试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论不正确的是(　　) 培养条件与方法： (1)在含15N的培养基培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①) (2)转至14N的培养基培养，每30 min繁殖一代。 (3)提取每代DNA样本，并离心分层。 A.该实验运用了同位素标记法，出现④的结果至少需要90 min B.③是转入14N培养基中复制一代的结果，②是复制两代的结果 C.对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③的结果 D.给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示 【解析】　根据DNA半保留复制特点，转入14N培养基中复制二代后所得DNA分子中，有一半DNA分子只含14N，另一半DNA分子的两条链一条链含有15N，一条链含有14N，离心后分布在中带和轻带上，即题图④所示结果，即出现④的结果至少要复制两次，而细菌每30 min复制一次，因此至少需要60 min，A项错误；亲代DNA的两条链均被15N标记，在14N培养基的环境中增殖，DNA复制两次后，所形成的DNA存在于中带和轻带，所以③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制两代的结果，B项错误；对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③结果，即转入14N培养基中复制一代后所得DNA分子中都是一条链含有15N，另一条链含有14N，离心后都分布在中带上，C项正确； 【答案】　　ABD ④中含有中带，说明含有15N的DNA分子链，经解旋酶的作用后应出现重带，而⑤中全为轻带，表示不具有15N标记的DNA分子链，D项错误。 　 DNA复制的过程和特点 下图是DNA复制的图解，请据图回答下列问题。 (1)图中的[1]表示________过程，需要________酶的作用。DNA复制是一个边________边________的过程。 (2)图中的[2]过程表示以母链为模板进行碱基的________。 (3)图中的[3]过程包括子链中相邻脱氧核苷酸的________与________交替连接以及子链与母链在空间结构上的________化。参与此过程的酶有________等。 (4)子代DNA中，一条链来自_____________________________ 另一条是_____________________________ 这说明DNA复制的方式是_____________________________ 答案　(1)解旋　解旋　解旋　复制　(2)互补配对 (3)脱氧核糖　磷酸　螺旋　DNA聚合酶　(4)亲代DNA 新合成的子链　半保留复制 DNA复制的有关计算 (1)将含有15N标记的DNA的大肠杆菌在含有14N的培养基上培养，使DNA复制n次。 “图解法”分析DNA复制相关计算。 ①子代DNA 共2n个含15N的DNA分子：2个 只含15N的DNA分子：0 含14N的DNA分子：2n个 只含14N的DNA分子：(2n－2)个 ②脱氧核苷酸 链共2n＋1条含15N的脱氧核苷酸链：2条 含14N的脱氧核苷酸链：(2n＋1－2)条 (2)DNA复制消耗脱氧核苷酸数的计算方法 ①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。 ②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。 方法技巧　巧记DNA的复制——“一所，两期，三步，四条件” “一所”是指复制的场所主要是细胞核；“两期”是指复制的时期主要是有丝分裂的间期和减数分裂前的间期；“三步”是指“三个步骤”即解旋、形成子链、母链与子链形成新的DNA；“四条件”是指原料、模板、能量和酶。 　下图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题。 (1)DNA复制发生在________________期。 (2)②过程称为________。 (3)指出③中的子链：________。 (4)③过程必须遵循________________原则。 (5)子代DNA中只有一条链来自亲代DNA，由此说明DNA的复制方式是________________。 (6)将一个细胞的DNA用14N标记(假设一个细胞中只有一个DNA)，放入含被14N标记的4种脱氧核苷酸培养液中，使其连续分裂4次，则含被14N标记的DNA的细胞占总细胞数的________，含被15N标记的DNA的细胞占总细胞数的________。 (7)已知原来DNA中有100个碱基对，其中A有40个，则复制4次，在复制过程中将需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸参加。 【答案】　(1)细胞分裂前的间 (2)解旋　(3)Ⅱ、Ⅲ (4)碱基互补配对　(5)半保留复制 (6)100%　12.5%　(7)900 【解析】　DNA的复制方式为半保留复制，子代DNA中有一条母链和与母链互补的子链；一个DNA分子复制n次产生的子代DNA分子数为2n个；若亲代DNA中含某种碱基数为a个，则复制n次需该种碱基数为a×(2n－1)个。 易错误区　“DNA复制”相关题目的四点“注意” (1)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。 (2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。 (3)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单链的DNA分子都只有2个。 (4)看清题目中问的是“DNA数”还是“链数”、“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。 【练2】　(多选)(2020·山东临沂检测)DNA片段复制的情况如下图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。如果没有发生变异，则下列说法正确的是(　　) A.b和c的碱基序列可以互补 B.a和c的碱基序列可以互补 C.a中(A＋T)/(G＋C)的值与b中(A＋T)/(G＋C)的值相同 D.a中(A＋G)/(T＋C)的值与d中(A＋G)/(T＋C)的值一般不相同 【答案】　ACD 【解析】　a和d互补，b和c互补，如果不发生变异，a和c及b和d的碱基组成相同。某条脱氧核苷酸链上(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链上的值相同，而(A＋G)/(T＋C)的值与其互补链上的值一般不相同，所以A、C、D三项中的说法均正确。 1．将DNA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 【答案】　C 【解析】　子代大肠杆菌为8个，含有亲代DNA的大肠杆菌为2个，A错误；据A分析，含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4，B错误，C正确；子代共有DNA为8个，含有15N的为2个，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/4，D错误。 2.将15N标记的大肠杆菌(其DNA经密度梯度离心后如甲图)，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。已知大肠杆菌DNA中胞嘧啶个数为x，下列有关叙述正确的是(　　) A.出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为4x B.乙是转入14N培养基中复制一代的结果 C.出现丙结果至少需要40分钟 D.甲→丁过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数 【解析】　丁结果一半在轻带，一半在中带，而复制后中带的DNA肯定是2个，所以一共有4个DNA分子，其中母本不需要原料合成，所以至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为3x；DNA复制后不可能出现重带的DNA；丙全部在中带，说明DNA复制了一次，至少需要20分钟；由于DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等，因此无论DNA复制多少次，所需的嘌呤数都等于嘧啶数。 【答案】　D 3．如图为真核生物DNA复制过程示意图，有关分析错误的是(　　) A.DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点 B.DNA复制时两条子链的延伸方向相同 C.DNA不同起点的复制是不同步进行的 D.多起点双向复制提高了DNA的合成速率 【答案】　B 【解析】　DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点，A正确；据题图分析，DNA复制时两条子链的延伸方向相反，B错误；DNA不同起点的复制是不同步进行的，题图中左边先复制，右边后复制，C正确；多起点双向复制提高了DNA的合成速率，D正确。 4．某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是(　　) A.在第一次复制时，需要(m－A)个 B.在第二次复制时，需要2(m－A)个 C.在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个 D.在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个 【答案】 D 【解析】　DNA分子复制一次，可产生2个DNA分子，因为每个DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸(m－A)个，所以复制一次时，需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(m－A)个，A正确；在第二次复制时，2个DNA分子会形成4个DNA分子，相当于形成2个新DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为2(m－A)个，B正确；在第n次复制后，会形成2n个DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－2n－1)(m－A)＝2n－1(m－A)个，C正确；在n次复制过程中，1个DNA分子变为2n个DNA分子，总共需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－1)(m－A)个，D错误。 5．如图甲是DNA分子局部组成示意图，图乙表示DNA分子复制的过程。请回答以下问题： (1)图甲中有________种碱基，有________个游离的磷酸基团。两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过________相连。 (2)图乙过程在真核细胞与原核细胞中进行的主要场所分别是________和________。 (3)图乙的DNA分子复制过程中所需的原料是____________________ (4)由图可知，随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断地延伸，这说明DNA分子复制具有________的特点。 (5)已知某DNA分子共含1 000个碱基对、2 400个氢键，则该DNA分子中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸________个；若将其复制4次，共需腺嘌呤脱氧核苷酸________个。 【解析】　(1)题图甲中有A、T、C、G共4种碱基，每一条DNA单链上有1个游离的磷酸基团，所以共有2个游离的磷酸基团；两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过氢键相连，而同一条脱氧核苷酸链中的相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。(2)题图乙表示DNA分子复制过程，在真核细胞中进行的主要场所是细胞核，在原核细胞中进行的主要场所是拟核。(3)题图乙的DNA分子复制过程，所需的原料是4种脱氧核苷酸。(4)题中图示说明DNA复制具有边解旋边复制的特点。(5)设鸟嘌呤G的含量为x个，腺嘌呤A的含量为y个，则x＋y＝1 000，3x＋2y＝2 400，解得x为400，y为600，即鸟嘌呤脱氧核苷酸为400个；复制4次，形成16个子代DNA，但其中由亲代保留的两条链不需要原料，所以需要原料合 【答案】　(1)4　2　氢键　(2)细胞核　拟核　(3)4种脱氧核苷酸　(4)边解旋边复制　(5)400　9 000 成的只有15个DNA，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸为15×600＝9 000个。 $