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，涵盖复制假说（半保留、全保留）、实验证据（梅塞尔森-斯塔尔实验）、过程（场所、条件、特点等）及计算，通过“假说推测→实验验证→过程分析”的脉络，以问题“如何区分亲代与子代DNA”导入，用假说-演绎法搭建学习支架，衔接前后知识。 其亮点是融入科学思维与探究实践，以假说-演绎法解析实验（提出问题→作出假说→演绎推理→验证），结合同位素标记、离心技术等培养逻辑推理与实验探究能力。计算部分通过¹⁵N标记大肠杆菌复制实例，帮助学生理解半保留复制结果，落实生命观念，教师教学逻辑清晰，学生能高效构建知识体系。

第3节 DNA的复制 第三章 基因的本质 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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” 学科网原创 问题探讨 讨论 1、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？ 2、这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？ 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。 科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的实验证据之上。 一、DNA复制推测 指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 *半保留复制假说： ①DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂；②解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依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；③新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称做半保留复制。（教材P53） *全保留复制假说： 半保留 复制 全保留 复制 需要通过实验验证 首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？ 一、DNA复制推测 二 DNA半保留复制的实验 二、DNA半保留复制的实验证据 实验者： 实验材料： 实验技术 ： 美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 背景知识： 大肠杆菌（繁殖快，20min一代） 同位素标记技术、离心技术 ①15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，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； 必修一P51 ②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（假说-演绎法） 2.作出假说 半保留复制 全保留复制 弥散复制 DNA复制是一种半保留式的复制 。每个子代DNA均由1条母链和1条子链组成。 1.提出问题 DNA是如何复制的？ 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 3.演绎推理 二、 DNA半保留复制的实验 15N 15N 15N 15N 半保留复制 全保留复制 15N/15N-DNA（重带） 15N/14N-DNA（中带） 14N/14N-DNA（轻带） 15N 14N 15N 14N 15N 15N 14N 14N 15N/15N-DNA（重带） 15N 14N 14N 14N 15N 14N 14N 14N 15N/14N-DNA（中带） 14N/14N-DNA（轻带） 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 14N/14N-DNA（轻带） 15N/15N-DNA（重带） 二 、DNA半保留复制的实验 3.演绎推理 提取DNA，离心 密度 低 高 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 15N/15N-DNA 细胞再分裂1次 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 实验结果表明：DNA的复制是以半保留的方式进行的 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 重带 中带 1/2轻带 1/2中带 得出结论 4.验证假说 二、 DNA半保留复制的实验 （1）如何让亲代DNA分子获得15N标记？ （2）如何让子代DNA分子获得14N标记？ ①真核生物主要在细胞核（线粒体、叶绿体） ②原核生物主要在拟核 ③病毒在宿主细胞 细胞分裂前的间期（有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期） 2.场所： 3.时间： 1.概念： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA→DNA。 4.过程: 三、 DNA复制的过程 解旋——在能量驱动下，解旋酶将DNA双螺旋解开 合成子链——DNA聚合酶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 复旋——随着解旋进行，子链不断延伸，每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 三、 DNA复制的过程 新链的延伸方向只能是5’-端到3’-端 6.DNA复制的特点: 边解旋边复制 (从过程上看) 半保留复制 (从结果上看) ①模板： ②原料： ③能量： ④酶 ： 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 5.DNA复制的条件 7.DNA复制的结果 ATP 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 三、 DNA复制的过程 8.复制中形成：___________、___________ 9.准确复制的原因 (1)DNA分子独特的双_____结构提供了精确的模板。 (2)通过_____________保证了复制的准确进行。 10.意义 将_________从亲代传给子代，保持了_________的连续性。 碱基互补配对 遗传信息 遗传信息 螺旋 氢键 磷酸二酯键 三、DNA复制的过程 **氢键的形成不需要酶的催化！！！ 三、 DNA复制的过程 11.真核生物与原核生物DNA复制的区别 真核生物 DNA 的复制从多个起点、双向进行，使得复制能在较短时间内完成。 原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。 三、DNA复制的过程 12.补充内容 （1）新链的延伸方向只能是5’-端到3’-端 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' 5' 3' （2）DNA的半不连续复制 复制叉移动方向 （解旋酶移动方向） 前导链的连续合成 复制起点 冈崎片段 后随链的不连续合成 （3）引物 引物在生物体内是一段RNA序列，在体外使用的引物是一段单链DNA序列； 引物是核苷酸聚合的起始点，DNA聚合酶不能从零开始添加核苷酸，因此需要一段引物作为起始点； 下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的是（ ） A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的的氢键，使两条链解开 B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链延伸的方向都是5’-端到3’-端 C．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 D．DNA的两条子链都会连续合成的 D 亲 代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 复制1次 复制2次 复制3次 2 4 8 =21 =22 =23 四、DNA分子复制的计算 例1：一个DNA被15N标记的大肠杆菌，在只含14N的培养液中繁殖3代，第三代中含有15N的DNA分子有___个，不含15N的DNA分子有___个，含有14N的DNA分子有____个，不含14N的DNA分子有____个，只含有14N的DNA分子有___个。 6 8 0 6 2 四、 DNA分子复制的计算 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则 (1)DNA分子数： ①子代DNA (含14N)分子数＝ ②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝ ③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝ 2n个 2个 (2n－2)个 (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(15N)＝ ③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)＝ 2n＋1条 2条 (2n＋1－2)条 四、DNA分子复制的计算 2.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，则经过n次复制后共需要消耗该脱氧核苷酸个数为： m（ 2n－1） 第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为： m ·2n－1 课本P56第二大题拓展应用 1.虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误，请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少错误？这些错误可能产生什么影响？ 2.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50-200bp/s，下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫做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 可能有6个碱基发生错误； 影响可能很大，也可能没有影响； 说明果蝇的DNA有多个复制起点； 可同时从不同起点开始复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好准备； 思考：将15N标记的大肠杆菌，放在14N为唯一氮源培养基中培养两代之后，对每一代的大肠杆菌进行DNA提取并离心，分散复制假说的离心结果是什么样的？ $