3.3DNA的复制课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学高考复习课件聚焦“DNA的复制”与“基因的本质”核心考点，依据高考评价体系明确半保留复制实验证据、复制过程与计算、基因概念等考查要求，通过分析近5年真题归纳实验分析（占比35%）、计算推导（占比30%）等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题精析+技巧建模+素养渗透”，如以2025北京卷半保留复制实验题为例，运用假说演绎法（科学思维）解析实验设计，结合BrdU标记与细胞分裂计算（生命观念）突破难点。特设易错警示（如引物作用、酶的功能）和计算模板，助力学生掌握答题逻辑，教师可依托此精准定位薄弱点，提升复习效率。

第3章 基因的本质 第3节 DNA的复制 1.甲基是DNA半保留复制的原料之一。 ( ) 2.DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链。 ( ) 3.DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。 ( ) 4.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。 ( ) 5.烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代。 ( ) 6.果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代。 ( ) × × × 课前研判 × × × 一、对DNA分子复制的推测 1. 半保留复制 2. 全保留复制 3. 弥散复制 半保留复制 全保留复制 推 测：提出假说 沃森和克里克提出 弥散复制 知识梳理 亲代DNA被切成多个片段作为模板复制，与新合成的片段随机组合，导致每个子代DNA链是新旧片段的杂合链。‌ 二、DNA半保留复制的实验证据 （梅塞尔森和斯塔尔） 1. 实验材料：大肠杆菌 2. 方法：同位素标记法（非放射性）、密度梯度离心法、假说演绎法 观察现象：细胞分裂时，DNA会复制。 (1)提出问题：DNA是如何复制的？ (2)作出假说： 假说一：半保留复制（沃森和克里克） 假说二：全保留复制 假说三：弥散复制 3. 假说演绎法分析---DNA半保留复制的实验证据 知识梳理 （3）演绎推理： 实验过程：用15N标记亲代DNA,转移到14N的培养液中，提取大 肠杆菌增殖一代和二代的DNA分子，进行密度梯度离心，观察 条带出现的位置。预期出现三条带 知识梳理 中带 轻带 重带 14N/14N上部 15N/14N中部 15N/15N底部 假说 第一次复制 第二次复制 条带数 位置 条带数 位置 假说一 假说二 假说三 预期实验结果: ①半保留复制 ②全保留复制 ③弥散复制 梅塞尔森和斯塔尔用演绎推理分析实验过程,完成预期 知识梳理 重带 中带 轻带 中带 重带 轻带 重带 1/4重带 3/4轻带 ①半保留复制 ②全保留复制 子一代 :1条 中部 子二代 : 2条 1/2中部 1/2 上部 子一代 : 2条 1/2上部 1/2底部 子二代 : 2条 3/4上部 1/4底部 知识梳理 ③弥散复制 重带 中带 中带 假说 第一次复制 第二次复制 条带数 位置 条带数 位置 假说一 假说二 假说三 2条 中部 2条 1条 1条 2条 1条 底部 中部 中部（偏上） 中部 上部 上部 底部 上部 预期实验结果: ①半保留复制 ②全保留复制 ③弥散复制 15N/15N 子一代 :1条 中部 子二代: 1条 中部（偏上） 细胞再 分裂一次 转移到含14NH4Cl的培养液中 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 排除全保留复制 排除弥散复制 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 15N/15N-DNA 重带 14N/14N-DNA 轻带 15N/14N-DNA 中带 15N/14N-DNA 中带 DNA的复制是以半保留的方式进行的。 (4)进行实验： 知识梳理 (5)得出结论： 1. （2025·北京·高考）1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是（    ） A．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链 B．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制 C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA B 高考再现 15N没有放射性 根据DNA带的三个的位置，证明了DNA的半保留复制 半保留和全保留都只有2条单链，不能区分 繁殖快，容易培养，能在短时间内获得大量的子代，便于观察实验结果 2. （2024·贵州·高考）研究结果的合理推测或推论，可促进科学实验的进一步探究。下列对研究结果的推测或推论正确的是（     ） A 序号 研究结果 推测或推论 ① 水分子通过细胞膜的速率高于人工膜 细胞膜存在特殊的水分子通道 ② 人成熟红细胞脂质单分子层面积为表面积的2倍 细胞膜的磷脂分子为两层 ③ 注射加热致死的S型肺炎链球菌，小鼠 不死亡 S型肺炎链球菌的DNA被破坏 ④ DNA双螺旋结构 半保留复制 ⑤ 单侧光照射，胚芽鞘向光弯曲生长 胚芽鞘尖端产生生长素 A．①②④ B．②③⑤ C．①④⑤ D．②③④ 高考再现 加热致死的S型菌不致病 胚芽鞘具有向光性 三、DNA分子的复制 2.时间： 1.概念： 以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。 有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 3.场所 真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体 原核生物：拟核、细胞质 病毒：宿主细胞内 亲代DNA分子的两条链 游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 ATP（呼吸作用提供） 4.条件 模板： 原料： 能量： 酶： 知识梳理 合成子代DNA 解旋 合成子链 5.过程 前导链 后随链 ：合成后随链的引物 下载：DNA的复制（3D动画）、DNA复制过程视频（优秀） 知识梳理 DNA分子的复制 7.特点： 半保留复制、 边解旋边复制、 多起点双向复制、半不连续复制 双向 复制起点 真核细胞 原核细胞 半保留复制 边解旋边复制 单个复制起点 双向复制 6.方向： 5'端→3'端 知识梳理 8.准确复制的原因 ①DNA分子独特的　　 　 　提供精确的模板 ②通过　　　　　　 保证了复制准确无误。 双螺旋结构 碱基互补配对 9.意义： 将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持了遗传信息的连续性。 A、准确复制：遗传 B、差错复制：变异 知识梳理 已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp(bp表示碱基对),真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100bp/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。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。 果蝇DNA的电镜照片 （1）一个DNA分子中有多个复制泡，其意义是 ； （2）复制泡大小不一， 说明 。 加快复制的速率 多个复制起点并非同时启动，按先后顺序分别边解旋边复制 知识拓展1——如何提高DNA复制速率（课本56页拓展应用） 原因： DNA分子的复制为多起点复制，可以提高 复制效率，短时间内复制得到大量的DNA分子。 16 DNA分子复制时不是随机起始的，而是从特定的位点开始的，叫做 复制原点。 思考：从DNA结构的角度分析，复制原点是含A和T多，还是G和C多？ 复制原点处通常富含A和T，形成的氢键相对较少，DNA容易解旋。 知识拓展2——复制原点 https://zhuanlan.zhihu.com/p/105706399 17 DNA的复制需要引物：DNA聚合酶不能从头合成DNA链，只能从已存 在的DNA链的3′端延长。因此DNA复制需要引物(在细胞中是一段与模 板DNA互补配对的短链RNA，PCR中的引物是DNA)。 知识拓展3——引物 RNA是单链，而且容易被降解。机体选择RNA做引物是为了避免错配，因为即使引物RNA的碱基序列出现差错，可以很容易被降解，然后通过DNA的修复功能即可复制出正确的序列，是一种保护机制。 DNA复制中所需要的引物是RNA聚合酶合成的一段长度不等，一般为10个核苷酸左右的的RNA分子。DNA复制过程中需要DNA聚合酶的参与，但是所有的DNA聚合酶都不能自主地发动DNA复制，只能利用已提供的核苷酸的3'-OH末端聚合dNMP，从而延伸DNA链，因此所有DNA复制的起始必须先期合成一段引物分子。 如果是DNA做引物则不容易被降解。我们体外对DNA进行扩增时则是使用的DNA引物，因为DNA引物不容易被降解。 DNA的复制的原料是dNTP： 知识拓展4——dNTP 提供脱氧核苷酸和能量。 O 例：在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是（ ） A.1/2的染色体荧光被抑制 B.1/4的染色单体发出明亮荧光 C.全部DNA分子被BrdU标记 D.3/4的DNA单链被BrdU标记 D 知识拓展5——DNA半保留复制与细胞分裂的关系 7/8 T T U T U U 无标记 不发光 发荧光 荧光被 抑制 1. （2025·广东·高考真题）Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的（    ） A．1'-碱基 B．2'-氢 C．3'-羟基 D．5'-磷酸基团 C 高考再现 子链 模版链 5' 3' 为了使DNA链不继续延伸，保护了3'-羟基，就不形成新的磷酸二酯键 2.（2024·浙江·高考）某二倍体动物（2n=4）精原细胞DNA中的P均为32P，精原 细胞在不含32P的培养液中培养，其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一 次分裂后，产生甲~丁4个细胞。这些细胞的染色体和染色单体情况如下图所示。 不考虑染色体变异的情况下，下列叙述正确的是（    ） A．该精原细胞经历了2次DNA复制和2次着丝粒分裂 B．4个细胞均处于减数第二次分裂前期，且均含有一个染色体组 C．形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换 D．4个细胞完成分裂形成8个细胞，可能有4个细胞不含32P C 高考再现 1次着丝粒分裂 减Ⅱ中期也行 乙：32P标记染色单体3条 3个 高考再现——（2024·浙江·高考） D选项 四、DNA分子复制的有关计算 将1个15N标记的DNA分子转移到14N的培养基中培养n代，则： (1)子代DNA分子总数＝ (2)含15N的DNA分子数＝ (3)只含15N的DNA分子数＝ (4)含14N的DNA分子数＝ (5)只含14N的DNA分子数＝ 2n个 2个 2n个 0个 (2n－2)个 1.子代DNA分子数 知识梳理 若亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个,则：经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸 个。 (1)子代DNA中脱氧核苷酸链总数＝ (2)含15N的脱氧核苷酸链数＝ (3)含14N的脱氧核苷酸链数＝ 2n＋1条 2条 (2n＋1－2)条 2．子代脱氧核 苷酸链数 3．消耗的脱氧核苷酸数 m·(2n－1) 第n次复制所需该种脱氧核苷酸的个数： 。 m·2n-1 知识梳理 m·2n－m n次-(n－1)次 m·2n－m·2n-1= m·2n-1 1.某DNA分子含2000个碱基对，其中C+G所占的比例为40%，该DNA分子的两条链均含14N ，现将其置于含15N的培养基中复制n代。下列叙述正确的是（　 　） A．该DNA分子中A+T/C+G的值为1.2 B．该DNA分子中一共含有1200个胸腺嘧啶 C．若n为3，需消耗2800个鸟嘌呤脱氧核苷酸 D．复制n代后子代DNA中含15N的有（2n-2）个 B 对点训练 共4000个，C+G=40%=1600个，C= G= 800个 A+T=60%=2400个，A=T=1200个 G= 800X（23-1）=5600个 1.5 子代DNA全部含15N，所以是2n个 该DNA中C+G占40%，则A+T占60%。A+T/C+G=60%/40%=1.5 G=800个，该DNA复制3代（此时新合成的DNA分子数目为23-1=7）需鸟嘌呤数=7×800=5600 DNA复制n代后子代DNA中含15N的有（2n）个 2. 某研究小组模拟细胞DNA复制条件人工合成某DNA片段，连续进行了4次循环。已知在第2次循环消耗了P个腺嘌呤脱氧核苷酸。下列分析判断错误的是（    ） A．该DNA片段中含有胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸0.5P个      B．第3次循环中消耗了2P个腺嘌呤脱氧核苷酸 C．4次循环中共消耗了7.5P个腺嘌呤脱氧核苷酸        D．4次循环后得到的DNA分子共有游离的磷酸基16个 D 对点训练 第2次循环多了2个DNA，2个DNA=P个腺嘌呤脱氧核苷酸 1个DNA=0.5P个腺嘌呤脱氧核苷酸（A），则T=A=0.5P 1法：m·2n-1= 0.5PX4=2P个 2法：第3次循环多了4个DNA，0.5PX4=2P 4次循环中共消耗 m·(2n－1)= 0.5PX15=7.5P个 4次循环共32个DNA，32个游离的磷酸基 第 4 节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 根据4个资料，得出结论 一. 基因与DNA关系的实例 二.基因的概念 本质：基因是具有遗传效应的DNA片段; 功能：是决定生物性状的基本单位; 位置：在染色体上呈线性排列。 遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能） 知识梳理 染色体 DNA是主要的 。 基因 脱氧核苷酸 每个DNA分子上有 个基因 基因通常是有 的DNA片段（本质） 基因在染色体上呈 。 染色体是DNA的 。 （DNA的载体还有 和 等） 每条染色体含有 个DNA分子 每个基因含有 个脱氧核苷酸 代表遗传信息。 主要载体 线粒体 叶绿体 1个或2 遗传物质 许多 遗传效应 线性排列 许多 脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序 知识梳理 三、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系 DNA 30 四. DNA分子的特性 RNA 片段也可以是基因。 稳定性 多样性 特异性 知识梳理 课本59页 例：在搭建DNA分子模型的实验中，若有脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，4种碱基塑料片共20个（其中4个C，6个G，3个A，7个T），代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则（    ） A．能搭建出一个4个碱基对的DNA分子片段 B．能搭建出20个脱氧核苷酸 C．能搭建出44种不同的DNA分子模型 D．所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对 1.构建DNA模型相关的计算 A 8 小于44 4个 知识拓展——与DNA分子结构特点有关的计算 连接物14个: 1条链7个 3个3'-5'磷酸二酯键 4个核苷酸内部磷酸二酯键 2. DNA多样性和特异性的计算 （2）胰岛素基因共有n个碱基对，则碱基对有 种排列顺序。 （1）一个双链DNA分子共有n个碱基，理论上能储存 种不同的遗 传信息。 若碱基对为n，则氢键数范围（取极限）为 ，若已知A有m 个，则氢键数为 。 3. DNA中氢键数目的计算 4 n/2 1 2n---3n 2n + 3（n-m） 知识拓展——与DNA分子结构特点有关的计算 1.（2024·北京·高考）科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依 据的是DNA的（    ） A．元素组成 B．核苷酸种类 C．碱基序列 D．空间结构 C 高考再现 2.（2023·河北·T6）关于基因、DNA、染色体和染色体组的叙述，正确的是（　　） A．等位基因均成对排布在同源染色体上 B．双螺旋DNA中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反 C．染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达 D．一个物种的染色体组数与其等位基因数一定相同 B 每种DNA碱基序列不同,碱基序列相似可能近亲 等位基因也可在姐妹染色单体上 2条链反向平行 74页影响表达 复等位基因 3. （2025·湖北·高考）大数据时代，全球每天产生海量数据，预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题，科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA，实现数据长期保存。下列叙述中，DNA可以作为存储介质的优点不包括（　　） A．DNA具有可复制性，有利于数据的传播 B．可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息 C．DNA长链中碱基排列的多样化，为大量数据的存储提供可能 D．DNA作为存储介质体积小，为数据携带和保存节约了大量空间 B 高考再现 DNA的功能。DNA储存遗 传信息不依赖转录和翻译， 而是通过碱基序列存储信息 DNA通过半保留复制可快速扩增数据，便于传播，A错误；DNA储存数据时，信息读取依赖测序技术而非转录翻译，与数据存储无关，B正确；DNA碱基对排列顺序的多样性使其可编码海量信息，是存储优势，C错误；DNA分子结构紧凑，单位体积存储密度极高，节省空间，D错误。 35 作业：册子与课程同步 2 PART Lavf57.83.100 $