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

该高中生物学课件聚焦DNA复制，涵盖复制方式推测、半保留复制实验证据、过程、条件及计算等核心内容。以《侏罗纪公园》恐龙DNA复生情境导入，通过假说—演绎法串联推测、实验验证到过程分析的逻辑链条，搭建递进式学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过梅塞尔森-斯塔尔实验的假说—演绎流程，结合同位素标记、密度梯度离心等探究实践，引导学生理解半保留复制机制。配套易错题、典型例题及综合练习，助力知识巩固。学生能提升逻辑推理与实验分析能力，教师可直接利用系统资源优化教学效率。

3.3 DNA的复制 1993版《侏罗纪公园》哈蒙德博士召集大批的科学家根据遗传学理论，透过史前蚊子所遗留的恐龙血液，提取出恐龙的DNA，再通过DNA复制，培育，使已绝迹了6500万年的史前动物得以复生。 　 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。”他们认为这种复制是一种半保留复制。 《核酸的分子结构》论文节选 一、对DNA复制的推测 亲代DNA分子 半保留 复制 新复制的DNA分子一半是新的，一半是旧的。 一、对DNA复制的推测 （1）解旋：DNA复制时, DNA双螺旋解开,互补的碱基之间的氢键断裂； （2）复制：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。 全保留 复制 亲代DNA分子 新复制出的DNA分子直接形成，完全没有旧的部分。 一、对DNA复制的推测 二、DNA半保留复制的实验证据 1.实验者： 2.研究方法： 3.实验材料： 4.实验方法： 梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl） 假说——演绎法 大肠杆菌 同位素标记法、密度梯度离心法 15N 和 14N是N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区分含有不同N元素的DNA。 二、DNA半保留复制的实验证据 推理不同复制模式下子代DNA的可能情况，预测可能的实验结果 完成实验 DNA是如何复制的? 提出问题 作出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 假说—演绎法 半保留复制 全保留复制 提出问题 做出假设 演绎推理 实验验证 得出结论 DNA是如何复制的? (1)半保留复制 (2)全保留复制 设计实验 1.通过实验来判断DNA的复制方式,实验的关键是什么? 2.用什么方法直观区分母链和子链？ 3.用什么元素做标记？为什么？ 4.如何测定子代DNA带有同位素的情况? 区分亲、子代DNA 同位素标记法 15N的DNA比14N的DNA密度大 利用离心技术，根据试管中DNA带所在的位置区分亲、子代DNA 二、DNA半保留复制的实验证据 15N—15N 只含的15N 双链DNA密度大 离心后 重带 14N—14N 只含的14N 双链DNA密度小 离心后 轻带 15N—14N 一条链含15N，另一条链含14N 的双链DNA密度居中 离心后 中带 根据子代DNA的分布情况判断DNA复制的方式 二、DNA半保留复制的实验证据 实验过程： （1）让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中繁殖若干代，使其DNA双链充分被15N标记； （2）将部分含有15N标记的大肠杆菌转移到含14N的普通培养基中培养； （3）在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA； （4）将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。 二、DNA半保留复制的实验证据 演绎推理：半保留复制 亲代DNA 提取DNA，离心 15N/15N—DNA 子一代DNA 15N/14N—DNA 提取DNA，离心 子二代DNA 15N/14N—DNA 14N/14N—DNA 提取DNA，离心 重带 中带 中带和轻带 二、DNA半保留复制的实验证据 演绎推理：全保留复制 亲代DNA 15N/15N—DNA 子一代DNA 14N/14N—DNA 15N/15N—DNA 子二代DNA 15N/15N—DNA 14N/14N—DNA 提取DNA，离心 提取DNA，离心 提取DNA，离心 重带 重带和轻带 重带和轻带 演绎推理的现象： 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 半保留复制 全保留复制 分散复制 实验结果： 1.亲代大肠杆菌的DNA离心处理后，试管中只出现一条DNA带，靠近底部。 亲代：15N/15N—DNA 2.第一代大肠杆菌的DNA离心后，试管中也只出现一条带，但位置居中。 子一代：15N/14N—DNA 排除全保留复制 3.第二代大肠杆菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，另一条带位置更靠上。 子二代：15N/14N—DNA、14N/14N—DNA 排除分散复制 介于轻带和中带之间 二、DNA半保留复制的实验证据 推理不同复制模式下子代DNA的可能情况，预测可能的实验结果 完成实验 DNA是如何复制的? 提出问题 作出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 假说—演绎法 半保留复制 全保留复制 DNA为半保留复制 二、DNA半保留复制的实验证据 1、科学家采用什么作为实验材料，有何优点？ 2、如何让亲代DNA获得15N标记？ 3、如何让子代DNA获得14N标记？ 4、本实验的研究方法是什么？ 同位素标记法（同位素示踪法）、密度梯度离心法 大肠杆菌细胞 （大肠杆菌20min繁殖一代） 将大肠杆菌放入含15NH4CL培养若干代 将上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基中 1．研究人员分别在含15NH4Cl和14NH4Cl的培养液中培养大肠杆菌，用以研究DNA的复制特点。图甲代表的化合物由①②③三部分构成；图乙是利用离心技术将提取到的大肠杆菌DNA进行检测得到的结果。下列有关说法错误的是(　　) A．让大肠杆菌在含15NH4Cl培养液中繁殖多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅱ所示结果 B．让大肠杆菌在含14NH4Cl培养液中繁殖多代后，取其DNA离心检测，可得Ⅰ所示结果 C．将15N标记的大肠杆菌置于含14NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测，可得Ⅲ所示结果 D．将14N标记的大肠杆菌置于含15NH4Cl培养液中培养2代后，取其DNA离心检测，15N标记的是图甲的①处 随堂练习 In-class practice (1)沃森和克里克以大肠杆菌为材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制(　　) (2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法(　　) × 判断正误 √ 随堂练习 In-class practice 三、DNA复制的过程 1.DNA复制的概念是什么?时间？场所？ 2.DNA复制过程需要哪些条件? 3.简述DNA复制过程怎么进行? 请同学们阅读教材P55-56，完成以下问题： 三、DNA复制的过程 1.概念： 以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。 2.时间： 细胞分裂间期（真核生物） 3.场所： 真核生物：主要在细胞核，也能发生在叶绿体或线粒体中。 原核生物：主要在拟核，也可能发生在细胞质基质中。 DNA病毒：发生在宿主细胞内。 1.解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。 断开氢键 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 课本P55 三、DNA复制的过程 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 DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键 三、DNA复制的过程 21 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 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。 ①模板： ②原料： ③能量： ④原则： ⑥方向： 解开的每一条母链 游离的4种脱氧核苷酸 ATP直接供能 碱基互补配对原则 从子链的5′端向3′端延伸 ⑤酶： DNA聚合酶 三、DNA复制的过程 22 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。 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' 三、DNA复制的过程 23 三、DNA复制的过程 条件 (1)模板： (2)原料： (3)酶： (4)能量： 亲代DNA的两条母链 四种脱氧核苷酸 解旋酶、 DNA聚合酶 ATP直接提供 结果 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续 意义 （1）DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 （2）碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。 DNA准确复制的原因 DNA复制的特点 （1）边解旋边复制(从过程上看) （2）半保留复制(从结果上看) 2.真核细胞某生理过程如下图所示，下列叙述正确的是(　　) A．酶1是DNA聚合酶，酶2是解旋酶 B．a链与d链的碱基序列相同 C．新合成的子链与其模板链的方向是相反的 D．b、c链的合成方向都为3′→5′ 随堂练习 In-class practice 四、DNA复制的计算 1. 将DNA双链都被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.所有的大肠杆菌都含有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 C 2.一个由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 C (2)脱氧核苷酸链数 ①子代的脱氧核苷酸链数链数 ； ②含15N的链数 ； ③含14N的链数 ； ④子代DNA中被标记的DNA所占的比例 ； ⑤子代中被标记的链占总链数的比例 。 3.一个被15N标记的DNA转移到14N的培养基中培养，复制了n次，则 ①子代DNA分子数 ； ②只含15N的DNA数 ； ③含15N的DNA数 ； ④只含14N的DNA数 ； ⑤含14N的DNA数 。 (1)子代DNA 2n个 0个 2个 2n-2个 2n个 2条 2/2n=1/2n-1 2/2n+1=1/2n 2n+1-2条 2n+1 四、DNA复制的计算 （1）复制n次，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为 个 4.亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸数为m个，则 （2）复制第n次时，共需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为 个。 m（2n-1） m·2n-1 n次复制共增加 个DNA。 第n次复制增加 个DNA。 2n-1 2n-1 易错提醒： DNA复制n次/第n次复制； 碱基对/碱基个数； DNA分子数/脱氧核苷酸链数； 含/只含。 区分— 四、DNA复制的计算 1、1个DNA分子经过4次复制，形成16个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（ ） A. 2个 B. 8个 C. 16个 D. 32个 2、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（ ） A、分裂前期 B. 分裂中期 C. 分裂后期 D. 分裂间期 A D 随堂练习 In-class practice 3、下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（ ） A. DNA复制过程中需要酶的催化 B. DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供 C. DNA 分子是边解旋边复制的 D. DNA 复制过程中两条母链均可作模板 4、以DNA的一条链“－A－T－C－”为模板，经复制后的子链是（ ） A. “－T－A－G－” B. “－U－A－G－” C. “－T－A－C－” D. “－T－U－G－” B A 随堂练习 In-class practice 6．下列关于DNA复制过程的正确顺序是 （ ） ①互补碱基对之间氢键断裂 ②互补碱基对之间形成氢键 ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构 A.①③④②⑤ B.①④②⑤③ C.①③⑤④② D.③①④②⑤ D 随堂练习 In-class practice 7．DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（ ） A．G与C   B．A与C   C．G与A   D．G与T A 8．DNA复制的基本条件是（ ） A．模板，原料，能量和酶    B．模板，温度，能量和酶 C．模板，原料，温度和酶    D．模板，原料，温度和能量 A 随堂练习 In-class practice 9．DNA分子复制能准确无误地进行原因是（ ） A．碱基之间由氢键相连 B．DNA分子独特的双螺旋结构 C．DNA的半保留复制 D．DNA的边解旋边复制特点 B 随堂练习 In-class practice 拓展应用2【P56】：已知果蝇的基因组大小为1.8×108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的效率一般为50～100 bp/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。 说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 随堂练习 In-class practice DNA的复制是在细胞的 分裂和 第一次分裂前的 期进行的。复制是指以 为模板来合成 的过程。复制特点是 。 复制过程必需以 为模板、 为原料、 提供能量、 的催化等条件， 为DNA的复制提供精确的模板、并由 原则保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个 ，新形成的DNA分子都是既含一条 链、又含一条 链，因此，称DNA的复制为“ ”。 有丝 减数 间 亲代DNA分子 子代DNA分子 边解旋边复制、半保留复制 亲代DNA分子一条链 脱氧核苷酸 ATP 酶 DNA分子双螺旋结构 碱基互补配对 结构完全相同的子代DNA分子 母 子 半保留复制 随堂练习 In-class practice DNA复制的推测 DNA复制实验证据 DNA复制 全保留复制 半保留复制 实验过程 实验结果 实验结论 基本条件 过程 特点 用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离 亲代：一条DNA带（底部） 第一代：一条DNA带（中间） 第二代：两条DNA带（中间、上部） DNA复制是半保留复制 解旋 合成子链 重新螺旋 模板 酶 能量 原料 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 边解旋边复制 解旋酶 DNA聚合酶 证明 参与 参与 小结 半保留复制 $