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

第三章 基因的本质 第3节 DNA的复制 1 01 02 03 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） 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） 情景一： 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写道：“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。” 1. 碱基互补配对原则暗示 DNA 的复制机制可能是怎样的？ 暗示DNA的复制可能要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。 2. DNA 以什么方式进行复制？ 01 对DNA复制的推测 沃森和克里克发表DNA的双螺旋结构模型后，科学家曾提出三个DNA复制方式的模型，分别是半保留复制，全保留复制和分散复制。 假说二：全保留复制 假说一：半保留复制 （沃森和克里克） 假说三：分散复制 合作探究一：请同学们自主阅读教材P53-54，结合所学知识，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.区分DNA复制方式的三种假说，实验的关键思路是什么？ 2.美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以哪种生物作为实验材料？ 3.本实验的实验的实验原理是什么？ 4.本实验的实验技术和研究方法分别是什么？ 5.基于实验过程及现象分析，能够得出什么实验结论？ 02 DNA半保留复制的实验证据 02 DNA半保留复制的实验证据 梅塞尔森 斯塔尔 1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 实验材料： 大肠杆菌 方法技术： 同位素标记技术 15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。 密度梯度离心法 （繁殖快，20min一代） 02 DNA半保留复制的实验证据 密度梯度离心技术 利用离心技术可以在试管中区分含有不同质量N元素的DNA。 02 DNA半保留复制的实验证据 假说-演绎法 2.作出假说 4.实验验证，得出结论 实验、得出结论、验证假说。 1.提出问题 DNA是如何复制的？ 3.演绎推理 根据复制模式， 预测实验结果。 ①半保留复制 ②全保留复制 ③分散复制 研究方法： 02 DNA半保留复制的实验证据 演绎推理： ①半保留复制 15N 14N P: F1: F2: 细胞再 分裂一次 15N 15N 转移到含14N的培养液中 细胞分裂一次 提取DNA，离心 提取DNA，离心 提取DNA，离心 高密度带 中密度带 低密度带 中密度带 15N 14N 15N 14N 14N 14N 15N 14N 14N 14N 02 DNA半保留复制的实验证据 演绎推理： ②全保留复制 P: F1: F2: 细胞再 分裂一次 15N 15N 转移到含14N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 高密度带 高密度带 低密度带 高密度带 15N 15N 14N 14N 低密度带 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 02 DNA半保留复制的实验证据 演绎推理： ③分散复制 P: F1: F2: 细胞再 分裂一次 15N 15N 转移到含14N的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 高密度带 中密度带 中密度带 15N /14N 15N /14N 15N /14N 15N /14N 15N /14N 15N /14N 02 DNA半保留复制的实验证据 实验验证 02 DNA半保留复制的实验证据 分析结果，得出结论 15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 重带 中带 轻带 中带 大肠杆菌在含15N的培养液中生长若干代 提取DNA，离心 密度低 高 转移到含14N的培养液中 第一代 提取DNA， 离心 第二代 细胞再分裂一次 细胞分裂一次 提取DNA， 离心 第一代结果： 排除全保留复制方式假说 第二代结果： 排除分散复制方式假说 结论： DNA复制方式为半保留复制 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 实战训练 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经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　) 2.把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌，转移到含重氮(15N)环境中培养相当于复制一次的时间，然后放回原环境相当于连续复制两次的时间后，细菌DNA组成分析结果是(　　) A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型 C．1/2中间型、1/2重氮型 D．1/2轻氮型、1/2中间型 实战训练 合作探究二：请同学们自主阅读教材P55-56，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.什么叫做DNA的复制，其发生的时间以及场所为？ 2.DNA的复制过程主要包括哪几个步骤？ 3.DNA的复制过程需要哪些条件？ 4.DNA复制的方向及结果分别是？ 5.DNA的复制有何特点和意义？ 6.DNA准确复制的原因为？ 03 DNA复制的过程 03 DNA复制的过程 (1)概念： (2)发生时间： (3)发生场所： DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 细胞分裂前的间期 ③DNA病毒：活的宿主细胞内。 ①真核生物：细胞核（主要）线粒体和叶绿体。 ②原核生物：拟核（主要），质粒（细胞质）。 (4)条件： 模板（亲代DNA分子中的两条母链）、酶、 原料（4种脱氧核苷酸）、能量。 03 DNA复制的过程 03 DNA复制的过程 (5)过程： ①解旋 在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。 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 03 DNA复制的过程 (5)过程： ②合成子链 DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则， 各自合成与母链互补的 一条子链。 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 03 DNA复制的过程 (5)过程： ②合成子链 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 5’ 3’ 子链延伸方向 形成磷酸二酯健 03 DNA复制的过程 (5)过程： ③重新螺旋，形成子代DNA 每条新链与其对应的模板链 盘绕成双螺旋结构。 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' 03 DNA复制的过程 （1）解旋： 在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。 （双链螺旋的DNA打开氢键） （2）合成子链： DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧 核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。 （3）重新螺旋： 每条新链与其对应的模板链 盘绕成双螺旋结构。 03 DNA复制的过程 特点 精确复制的原因 意义 方向 结果 ①半保留复制；②边解旋边复制； ③双向复制；④真核生物有多个复制起点。 （1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板； （2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。 从子链的5' 端→ 3' 端延伸。 DNA复制的过程 拓展延伸---真核生物与原核生物DNA复制的区别 03 DNA复制的过程 原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点 真核生物 DNA 的复制是多起点双向复制，使得复制能在较短时间内完成 DNA复制泡 课本P56 1.DNA的复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ） A. 复制均在细胞核内进行 B. 碱基互补配对原则保证了复制的准确性 C. 1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子 D. 游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链 实战训练 A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开 B.DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反 C.从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间 D.DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段 实战训练 2.下图表示DNA分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是(　 ) 04 DNA复制相关计算 1. 请画出一个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中培养3代的DNA复制过程。 母链 子链 15N 14N 连续复制n代： ①子代DNA分子数= ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数= ③不含亲代链的子代DNA分子数= ④只含15N的DNA分子数＝ ⑤只含14N的DNA分子数＝ 2n个 2个 2n-2个 0个 2n－2个 04 DNA复制相关计算 连续复制n代： 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 04 DNA复制相关计算 2. 一个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中培养，若亲代DNA分子中含有某脱氧核苷酸m个。 连续复制n代： ①经过n次复制,需要消耗该脱氧核苷酸= ②第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为= m(2n-1)个 m∙（2n-2n-1） = m·2n-1 实战训练 1.一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制5次后，标记的DNA分子占DNA分子总数的（ ） A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/25 2.某一DNA分子中，A为200个，复制数次后消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（ ） A．3次 B．4次 C．5次 D．6次 04 DNA复制相关计算 注 意 (1)在进行DNA复制的计算时，注意DNA的代数与复制次数的关系：当第一个DNA分子为0代时，则复制次数和代数一致，当第一个DNA分子为1代时，复制次数比代数少1。 (2)子代DNA分子中，含14N的有2n个，n表示复制代数，只含14N的有(2n-2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。 (3)子代DNA分子的总链数为2n×2=2n+1条。含15N的链始终是2条，占总数比例为2/2n+1=1/2n。 04 DNA复制相关计算 3. 与细胞分裂相关计算：一个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中培养，进行2次有丝分裂，请画出子代染色体被标记的情况。 04 DNA复制相关计算 04 DNA复制相关计算 4. 与细胞分裂相关计算：一个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中培养，进行1次减数分裂，请画出子代染色体被标记的情况。 15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子 同源染色体分离 姐妹染色单体分离 分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。 1.假设果蝇的一个体细胞中的一个DNA分子用15N进行标记，正常情况下该细胞进行两次有丝分裂形成的子细胞中，含15N的细胞所占的比例为(　 　) A.25% B.50% C.75% D.100% 实战训练 1.用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　 　) A.中期20和20、后期40和20 B.中期20和10、后期40和20 C.中期20和20、后期40和10 D.中期20和10、后期40和10 实战训练 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42 $