3.3 DNA的复制课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第3节 DNA的复制 第3章 基因的本质 人教版 生物学 必修2 首课思政育人     美国科学家出版的《科学》杂志上发表的论文表明，约66%的致癌突变要归咎于细胞复制DNA（脱氧核糖核酸）时随机出现的错误；29%的突变归因于环境因素；仅5%的突变归结于遗传突变。 ·生命的神奇性:通过DNA复制的精确性，引导学生感受生命系统的精密与协调，激发对生命奥秘 的敬畏之心。 ·责任感教育:联系DNA复制错误可能导致的基因突变(如癌症或遗传病)，引申到健康生活方式的 重要性(如远离致癌物)，培养学生对自身生命和他人健康的责任感。 首课思政育人 目标引领 学习目标 素养目标 1.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。 2.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。 1.生命观念：根据结构与功能相统一的观点理解DNA分 子的复制方式和复制原则。 2.科学探究：理解DNA半保留复制的实验设计方法，分 析实验结果。 沃森和克里克在发表DNA 双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处道:“值得注意的是，我们提出的这种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。 碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的? in the following communications. We were not a ware of the details of the results presonted there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chenical arguments. It has not escoped our notice that the spscific pairing we have postulated immedintely suggests apossible copying mechanism for the genetis 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 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。 问题激疑 沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的这一假说。 亲代DNA分子 半 保 留 复 制 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，游离的脱氧核苷酸根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。 内容 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 结果 1.对DNA复制的推测 自主探究 有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。 亲代DNA分子 指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 概念 全 保 留 复 制 1.对DNA复制的推测 区分亲代和子代的DNA，标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。 1.怎样验证这个假说呢？ 2.关键思路？ 半 保 留 复 制 全 保 留 复 制 7 证明DNA半保留复制的实验 (1)实验方法：1958年,梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料。 运用 ___________技术和密度梯度离心技术。 (2)实验原理：只含15N的DNA密度大， 只含14N的DNA密度小，一条链含14N、 一条链含15N的双链DNA密度_____。 (3)实验假设：DNA分子以_______的方 式复制。 同位素标记 居中 半保留 14N/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA (轻带) (中带) (重带) 自主探究 (4)实验过程：科学家先用 的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的DNA几乎都是 标记的。然后将大肠杆菌转移到含有 的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将DNA ，记录离心后试管中DNA的 。 (5)实验结果预期：假设DNA 是半保留复制，离心后试管中的DNA 的位置会是怎样的？请运用演绎推理来分析实验过程，完成上述实 验预期，填写图中方框。 15NH4CI 15N 14NH4CI 位置 离心 精讲点拨 15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 15N/14N-DNA 15N/14N- DNA 14N/14N-DNA 14N/14N-DNA 如果DNA复制是半保留复制 第一代会出现的结果是 第二代会出现的结果是 提取DNA，离心 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂1次 提取DNA，离心 提取DNA，离心 细胞再分裂1次 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 15N/15N-DNA 第一代 第二代 高 密度 低 15N/14N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 实验结果表明，DNA的复制是以半保留的方式进行的。 演绎推理 实验验证 （二）推测可能的复制方式 （三）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 （四）完成实验 （一）DNA的是如何复制的? 半保留复制 全保留复制 假说——演绎法 DNA复制方式的探究历程： 提出问题 作出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 阅读课本P54思考如下问题： 1.DNA分子复制的概念是什么? 2..DNA分子复制过程需要哪些条件? 3.DNA分子复制过程怎么进行? 4.DNA分子复制的意义？ 自主探究 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。 有丝分裂间期和 减数分裂前的间期 主要是细胞核（线粒体、叶绿体） 1 DNA复制的概念： 2 发生时期： 3 场所： 2.DNA复制的过程 自主探究 解开的每一条母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 解旋酶 4 过程： 一个DNA分子形成了两个_________的DNA分子。 ①_____________。 ②_______复制。 ①DNA独特的_______结构，为复制提供了精确的模板。 ②通过_____________，保证了复制能够准确地进行。 DNA通过复制，将_________从亲代细胞传递给子代细胞， 从而保持了_________的连续性。 完全相同 边解旋边复制 半保留 双螺旋 碱基互补配对 遗传信息 遗传信息 5 结果： 6 特点： 7 准确复制的原因： 8 意义： ATP, 解旋酶催化（氢键断裂） 解旋： 模板 复制: 以母链为模板在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行碱基互补配对 母链（旧链） 子链（新链） 形成子代DNA: 同时进行(边解旋边复制） 组成 形成磷酸二酯键 精讲点拨 由学生自己讲，可以找课代表 动动手： 画出一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程（标出每条链是15N还是14N） DNA分子复制的相关计算 精讲点拨 亲 代 第一代 第二代 第三代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 无论DNA复制多少次，含有15N-DNA分子永远只有　　　个 两　　　 21 22 23 19 亲代DNA分子经n次复制后，则 1.DNA分子数 ①子代DNA分子数： ②含亲代母链的DNA分子数： ④不含亲代母链的DNA分子数： 2n个 2个 2n-2个 ⑤含亲代母链的DNA分子数与子代DNA 分子数之比为： 2/ 2n ③只含亲代母链的DNA分子数： 0个 亲代DNA分子经 n 次复制后，则 2、脱氧核苷酸链数 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 3、消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则 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 知识建构 DNA复制的起点和方向 (1)原核生物：单起点双向复制 拓展延伸 (2)真核生物：多起点双向复制 在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。 1.细菌在含15NH4Cl的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再移入含14NH4Cl的培养基中培养，抽取其子代的DNA经离心分离，如图①～⑤为可能的结果。下列叙述错误的是 A.第一次分裂的子代DNA应为⑤ B.第二次分裂的子代DNA应为① C.第三次分裂的子代DNA应为③ D.亲代的DNA应为⑤ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 巩固训练 2.体外进行DNA复制的实验，向试管中加入有关的酶、四种脱氧核苷酸和ATP,37 ℃下保温。下列叙述中，正确的是 A.能生成DNA，DNA的碱基比例与四种脱氧核苷酸的比例一致 B.不能生成DNA，因为缺少DNA模板 C.能生成DNA，DNA的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联 D.不能生成DNA，因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 解析　DNA复制的四个基本条件是模板、酶、能量、原料。没有加入模板DNA，所以无DNA生成。 巩固训练 3.DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 解析　解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，使DNA双螺旋解开，只有D项属于DNA上的碱基对。 巩固训练 4.DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是 A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 13 14 15 16 17 解析　根据DNA分子半保留复制的特点，经过两次复制得到的4个子代DNA分子中相应位点的碱基对U—A、A—T来自发生突变的亲代DNA的模板链，而G—C、C—G来自未发生突变的模板链。据此推断，“P”可能是G或C。 巩固训练 5.用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9小时，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是 A.32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质 B.子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性 C.DNA具有放射性的子代噬菌体占1/32 D.噬菌体繁殖一代的时间约为1小时 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 巩固训练 www.aliyun.com - Media Transcoding $