3.3DNA的复制课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

1. DNA的元素组成为 ；基本组成单位是 ，根据 的不同可分为 种。 2.DNA的双螺旋结构有哪些特点？ 脱氧核苷酸 A T G T A C C、H、O、N、P 碱基 4 ①两条链 反向平行 双螺旋 ②脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构 成基本骨架； ③碱基通过氢键形成碱基对，排列在内侧， 遵循碱基互补配对原则（A与T、G与C） 3.DNA分子的特性 ？ 稳定性、多样性、特异性 温故知新 第3节：DNA的复制 主线：DNA是怎样进行复制的呢？根据DNA的结构特点，你能设想DNA的复制方式进行吗 2 问题探讨 碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？ 这句话中，为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？ 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。” 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。 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证据之上。 讨论 in the following communications. We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure, which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo-chemical arguments. It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic 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 问题：DNA分子到底是以什么方式进行复制的？ 连接：对于DNA的复制方式，科学家们提出了哪些设想？其中沃森和克里克对DNA的复制方式提出了怎样的假说？沃森和克里克不仅揭示了DNA的双螺旋结构还对DNA的复制提出了设想 一、对DNA复制的推测 沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说： (1)DNA复制时，DNA双螺旋 ，互补的碱基之间的 断裂。 (2)解开的两条单链分别作为复制的 ，游离的脱氧核苷酸根据 .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，因此， 这种复制方式称作 。 解开 氢键 模板 碱基互补配对 半保留复制 特点：一模一样，一新一旧 沃森和克里克的假说 假说的内容是①解旋②复制③结果 复制图解 4 指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 全保留复制 指子代DNA每一条链都由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成。 弥散复制 指新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 半保留复制 有人质疑 提出 特点： 一新一旧 特点： 一全新，一全旧 特点： 新旧都有， 随机组合 一、对DNA复制的推测 其他的假说 复制模型 需要通过实验验证 5 若为半/全保留复制:推理1个亲代DNA复制产生的子一代和子二代DNA的情况。 全保留复制 半保留复制 子一代 亲代 子二代 红色:母链 蓝色:新合成的子链 子二代 指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 全保留复制 指子代DNA每一条链都由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成。 弥散复制 指新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 半保留复制 有人质疑 提出 特点： 一新一旧 特点： 一全新，一全旧 问题：到底哪种假说正确呢？ 特点： 新旧都有， 随机组合 一、对DNA复制的推测 其他的假说 复制模型 需要通过实验验证 7 思考： 如果要你来设计实验，你认为关键思路是什么？ 关键思路：通过实验区分亲代与子代的DNA。 即把复制出的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区别开，观察它在新DNA中出现的情况。 DNA是肉眼看不见的，怎么区分？ 二、DNA半保留复制的实验证据 连接：怎样验证假说呢？区分→DNA是肉眼看不可见的，怎么区分？用什么元素好？ 来看科学家是怎样验证的？ 8 阅读课本53-55页完成以下问题： 1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？ 4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什 么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？ 3、实验过程是怎样的？ 5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 6、实验结果是什么？可以得出什么结论？ 二、DNA半保留复制的实验证据 9 阅读课本53-55页完成以下问题： 1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？ 4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什 么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？ 3、实验过程是怎样的？ 5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 6、实验结果是什么？可以得出什么结论？ 二、DNA半保留复制的实验证据 10 二、DNA半保留复制的实验证据 梅塞尔森 斯塔尔 1958年 大肠杆菌 （选材优点：繁殖快，20min繁殖一代） 1.实验者、实验材料 11 阅读课本53-55页完成以下问题： 1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？ 4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什 么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？ 3、实验过程是怎样的？ 5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 6、实验结果是什么？可以得出什么结论？ 二、DNA半保留复制的实验证据 12 二、DNA半保留复制的实验证据 梅塞尔森 斯塔尔 1958年 大肠杆菌 （选材优点：繁殖快，20min繁殖一代） 同位素标记技术 区分（如何在实验中直观区分母链和子链？）→DNA是肉眼看不可见的，怎么区分？用什么元素好？2、实验技术、实验原理 13 二、DNA半保留复制的实验证据 14N/14N—DNA 15N/14N—DNA 15N/15N—DNA (轻带) (中带) (重带) 资料：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分离开含有不同N元素的DNA。 密度梯度离心技术 区分→DNA是肉眼看不可见的，怎么区分？怎么分开？用什么元素好？应采用N元素 为什么不用32P，14C等具有放射性的同位素标记呢？形成的不同密度的DNA分子应如何分离开？ 14 阅读课本53-55页完成以下问题： 1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？ 4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什 么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？ 3、实验过程是怎样的？ 5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 6、实验结果是什么？可以得出什么结论？ 二、DNA半保留复制的实验证据 15 二、DNA半保留复制的实验证据 15NH4Cl 14N/ 14N -DNA 繁殖若干代 15N/ 15N -DNA 目的？ 得到的大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的 同位素标记技术 3、实验过程 16 二、DNA半保留复制的实验证据 15N/ 15N -DNA 14NH4Cl 再分裂一次 分裂一次 提取DNA 离心 提取DNA 离心 ？ ？ ？ 哪个位置 ？ ？ ？ 哪个位置 同位素标记技术 密度梯度离心技术 细胞分裂 17 阅读课本53-55页完成以下问题： 1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？ 4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什 么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？ 3、实验过程是怎样的？ 5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分 子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？ 6、实验结果是什么？可以得出什么结论？ 二、DNA半保留复制的实验证据 18 二、DNA半保留复制的实验证据 15N 14N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 15N 14N 15N 14N P F1 F2 15N 15N 15N/15N 重带 15N/14N 14N/14N 15N/14N 轻带中带 中带 第二代 第一代 提取DNA离心 提取DNA离心 提取DNA离心 含14N的培养液 演绎推理 ①半保留复制预期实验结果： 亲代 4.实验预期 第一、二代会出现的结果 会出现几条带，位置怎样 19 二、DNA半保留复制的实验证据 第二代 含14N的培养液 第一代 提取DNA离心 提取DNA离心 15N 15N P F1 F2 14N 14N 提取DNA离心 重带 轻带重带 轻带 重带 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 15N/15N 14N/14N 15N/15N 14N/14N 15N/15N 演绎推理 ②全保留复制预期实验结果： 亲代 20 二、DNA半保留复制的实验证据 演绎推理 ③分散复制预期实验结果： 第二代 含14N的培养液 第一代 提取DNA离心 提取DNA离心 15N 15N P F1 F2 提取DNA离心 重带 15N/15N 中带 15N/14N混合 中带 15N/14N混合 亲代 21 转移到含14NH4Cl 培养液中 （细胞分裂1次） 细胞再分裂1次 提取DNA 离心 轻带 中带 重带 15NH4Cl 培养液 15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 提取DNA 离心 提取DNA 离心 【实验结果】 【实验结论】 二、DNA半保留复制的实验证据 实验结果及结论 结论：证明DNA的复制是半保留复制 排除DNA的复制是全保留复制 排除DNA的复制是分散型复制 二、DNA半保留复制的实验证据 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 推测可能的复制方式 DNA是以什么方式进行复制的？ 根据复制方式，预测实验结果 实验结果与半保留复制的预期相符 DNA分子复制的方式是半保留复制 半保留复制 全保留复制 分散型复制 6.研究方法 23 三、DNA复制的过程 利用3min时间，阅读课本55～56页，思考下列问题。 1.DNA复制的概念是什么？场所？时间？ 2.DNA复制过程怎么进行? 3.DNA复制过程需要哪些条件? 4.DNA复制过程有何特点? 5.DNA复制有何生物学意义? 连接：另一重点 DNA的复制过程是怎样的 25 三、DNA复制的过程 指以 为模板合成 的过程。 真核生物： 主要在 中，但在线粒体、叶绿体中也有DNA的复制； 原核生物： 主要在 中，在质粒处也有DNA的复制。 细胞分裂前的 ， 随着染色体的复制而完成的。 ( 的间期、 的间期) 亲代DNA 子代DNA 细胞核 拟核 1、概念： 2、DNA复制的场所 3、发生时期（真核生物） 间期 有丝分裂前 减数分裂前 DNA病毒： 。 在活的宿主细胞内 26 在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。 三、DNA复制的过程 4、复制过程 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 ①解旋 问题1：是什么物质将DNA双螺旋打开？ 解旋酶 问题2：为什么这种物质可将DNA双螺旋打开？ 解旋酶可断开氢键 27 三、DNA复制的过程 4、复制过程 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 注：氢键的形成不需酶和能量 28 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。 三、DNA复制的过程 4、复制过程 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 ②合成子链 DNA聚合酶形成磷酸二酯键 子链的合成方向： 由5'-端→ 3'-端 29 三、DNA复制的过程 4、复制过程 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。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。 问题3：子链的合成是以什么为模板 问题4：子链的合成需要什么原料？ 问题5：子链的合成遵循哪一原则？ 问题6：将单个脱氧核苷酸连接起来依靠哪一物质？ 问题7：DNA的两条链是完全打开后，才开始合成子链吗？ 母链（亲代DNA的两条链） 4种游离的脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 DNA聚合酶 边解旋边复制 30 三、DNA复制的过程 4、复制过程 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 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' 方向：子链5'→3' 双向复制 只能由5‘→3‘方向合成/两条子链的延伸方向都是5‘→3‘ 31 三、DNA复制的过程 复制过程与条件： 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 游离的脱氧核苷酸 解 旋 需要细胞提供能量 需要解旋酶的作用 结果：氢键断裂，双链打开 合成子链 模板： 原料： 酶 ： 能量： 原则： 方向： 解开的每一条母链 游离四种脱氧核苷酸 DNA聚合酶等 细胞提供ATP 碱基互补配对原则 子链合成从5′端到3′端 重新螺旋 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 （断裂氢键） （形成磷酸二酯键） 注：氢键的形成不需酶和能量 小结 32 三、DNA复制的过程 5、结果 复制结束后，1个DNA分子就形成2个完全相同的DNA分子。 新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。 TCTTGCTC AGAACGAG AGAACGAG TCTTGCTC AGAACGAG TCTTGCTC + ①2条母链碱基顺序是什么关系？ ②2条子链碱基顺序是什么关系？ ③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？ 互补 互补 相同 33 三、DNA复制的过程 6、特点 边解旋边复制 半保留复制 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 游离的脱氧核苷酸 多起点双向复制 从图中可以看出，DNA复制的的特点是？ 加快复制速度 复制起点、方向 真核细胞 34 三、DNA复制的过程 7、DNA能够精确复制的原因 （1）DNA分子独特的 结构，为复制提供了精确的模板； （2） 原则，保证了复制能够准确地进行。 你认为DNA复制会百分之百准确吗？ 如果复制出现错误，可能会产生什么影响？ 会出错，可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。 双螺旋 碱基互补配对 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 游离的脱氧核苷酸 35 三、DNA复制的过程 8、意义 DNA通过复制，将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的 。 遗传信息 连续性 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 游离的脱氧核苷酸 36 1．如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。 (1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中哪个部位？ (2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链碱基排列顺序相同？ a和c，b和d的碱基排列顺序相同。 解旋酶 DNA聚合酶 磷酸二酯键 氢键 【提升练习】 1、DNA分子两条子链的合成方向都是5'→3'。 2、加热可使DNA分子变性，双链打开；降温后DNA双链又会重新形成。 3、真核生物DNA多起点、双向复制，可明显缩短复制时间，提高效率。 扩 展 四、与DNA复制相关的计算 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） 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 含母链的 40 四、与DNA复制相关的计算 亲代DNA分子经n次复制后，则 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 1、DNA分子数 含子链、只含子链、不含子链 41 四、与DNA复制相关的计算 亲代DNA分子经 n 次复制后，则 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 2、脱氧核苷酸链数 42 四、与DNA复制相关的计算 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-2n-1）= m × 2n-1 “DNA复制了n次”PK“第n次复制” 碱基是“对”PK“个” “DNA分子数”PK“链数”， “含”PK“只含” 易错点拔 3、消耗的脱氧核苷酸数 注意关键词，以免掉进陷阱 43 Lavf57.83.100 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $