3.3 DNA的复制新授课课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

导入 问题探讨 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 1、复制机制可能是怎样的？ 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。 2、为什么用“可能”？ 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。 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。” 第三章 基因的本质 3.3 DNA的复制 授课人： 时间：2026.4 学习目标： 1、运用假说一演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留的方式 进行复制，培养科学探究能力。 2、概述DNA复制的条件、过程和特点、理解DNA的准确复制是遗传信息 稳定传递的基础，培养科学思维。 3、通过DNA复制的计算规律，培养归纳与概括，逻辑分析和计算能力。 2 展示 一、DNA的复制的推测 沃森和克里克紧接着发表第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说。 (1)DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。 DNA双螺旋 DNA双螺旋解开 氢键断裂 简述沃森和克里克紧提出了遗传物质自我复制的假说内容？ (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。 模板 子链 模板 子链 简述沃森和克里克紧提出了遗传物质自我复制的假说内容？ 一、DNA的复制的推测 展示 沃森和克里克紧接着发表第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说。 (1)DNA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。 由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半保留复制。 一、DNA的复制的推测 展示 全保留复制 指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 分散复制 在子代DNA两条链中，母链和子链片段镶嵌存在。 DNA复制方式的假说有哪几种？ 如何来证明那个观点是正确的？ 实验 一、DNA的复制的推测 展示 接上张过渡：这一假说提出后，也有人持不同观点，提出不同假说。 （下1张）过渡：到底那种假说正确呢？ 二、DNA半保留复制的实验证据 1、实验思路 通过实验区分亲代和子代的DNA 同位素标记技术 有什么方法可以直观的区分出子代DNA？ 方法：密度梯度离心 15N 15N 15N 14N 14N 14N 重带 中带 轻带 展示 二、DNA半保留复制的实验证据 2、实验过程 科学家： 材 料： 技 术： 科学方法： 提出问题 作出假设 演绎推理 实验验证 得出结论 DNA复制的机制是怎样的？ DNA复制的方式是半保留复制 梅塞尔森和斯塔尔 大肠杆菌 同位素标记法（稳定性同位素15N）、密度梯度离心法 假说-演绎法 简述实验过程？ 展示 二、DNA半保留复制的实验证据 2、实验过程 科学方法：假说-演绎法 提出问题 作出假设 演绎推理 实验验证 得出结论 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 15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 展示 二、DNA半保留复制的实验证据 2、实验过程 科学方法：假说-演绎法 提出问题 作出假设 演绎推理 实验验证 得出结论 15N/15N-DNA 提取DNA，离心 重带 ①大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代，提取DNA，离心 展示 二、DNA半保留复制的实验证据 提出问题 作出假设 演绎推理 实验验证 得出结论 ②大肠杆菌转移到含14NH4Cl的培养液中，细胞分裂一次，提取DNA，离心 15N/14N-DNA 提取DNA，离心 中带 ③细胞再分裂一次，提取DNA，离心 15N/14N-DNA 提取DNA， 离心 中带 14N/14N-DNA 轻带 展示 二、DNA半保留复制的实验证据 提出问题 作出假设 演绎推理 实验验证 得出结论 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 15N/15N-DNA 15N/14N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 得出结论 实验结果表明： DNA的复制是以半保留的方式进行的 展示 1.将拟核的大型环状DNA双链都被15N标记的大肠杆菌，于14N的培养基中 培养，分裂4次后，下列叙述正确的是( ) A.所有大肠杆菌都含有15N，所有大肠杆菌都含有14N 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的大型环状DNA分子占全部大型环状DNA分子的比例为1/8 √ 二、DNA半保留复制的实验证据 巩固 巩固 2.将15N标记的亲代大肠杆菌（其DNA经密度梯度离心后如图甲），转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养，每20分钟繁殖一代，收集并提取DNA，进行密度梯度离心，如图为离心结果模拟图。下列有关叙述正确的是( ) A.乙是转入14N培养基中复制一代的结果B.繁殖三代后含15N的DNA分子与含14N的DNA分子比为1：4C.出现丙结果至少需要40分钟D.若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果也能判断DNA的复制方式 √ 三、DNA复制的过程 概念：以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程。 时间：细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。 场所： 真核生物—— 原核生物—— 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 拟核、质粒 条件： 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 能量 模板 原料 酶 简述DNA复制的概念？发生时间？及场所？DNA复制所需要条件？ 病毒：宿主细胞中（如：噬菌体侵染大肠杆菌） 展示 三、DNA复制的过程 DNA复制的过程是如何进行的？复制过程体现哪些特点？ 过程 1、解旋 2、合成子链 3、复旋 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) 展示 三、DNA复制的过程 1.解旋： 在ATP的驱动下，解旋酶将DNA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 断开氢键 展示 三、DNA复制的过程 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 形成氢键 2.以母链为模板进行碱基配对： 游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。 展示 三、DNA复制的过程 3.合成子链： 在DNA聚合酶的催化下，从子链的5'端把脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。 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 合成方向：子链的5’端→ 3’端 形成磷酸二酯键 展示 三、DNA复制的过程 4.形成子代DNA分子： 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' 重新螺旋 展示 解旋酶 5’ 3’ DNA聚合酶： 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 子链皆由5’向3’端进行延伸 解旋酶： 使氢键断开 连接脱氧核苷酸单体 形成磷酸二酯键 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶 知识拓展：DNA半不连续复制 前导链 后随链 冈崎片段 解达 解达 拓展：真核生物与原核生物DNA复制的区别 真核生物 原核生物 特点： 1.半保留复制—准确 2.边解旋边复制 ①模板：独特双螺旋结构 ②原则：碱基互补配对 高效 3.双向复制 4.多起点复制（真核生物） 原因 DNA复制的意义： DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。 巩固 DNA复制的过程 3.DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是( )A.腺嘌呤和鸟嘌呤之间的氢键B.腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键C.脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键 √ 巩固 DNA复制的过程 4.如图是DNA复制过程的示意图，图中a、b表示相关酶。下列有关叙述 正确的是( ) A. a表示DNA聚合酶，其作用是催化形成氢键 B. b表示解旋酶，其作用是连接脱氧核苷酸合成子代DNA链 C. 新合成的两条子链的碱基排列顺序相同 D. 边解旋边复制的方式提高了DNA复制的效率 √ 解达 拓展：与DNA分子复制相关的计算 DNA分子的复制方式为半保留复制，将一个被15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基中复制n代。 子代DNA分子数_______个； 含亲代DNA链的子代DNA分子数______个； 不含亲代DNA链的子代DNA分子数______个； 2n 2 2n - 2 子代DNA分子中脱氧核苷酸链数 条 亲代脱氧核苷酸链数 条 新合成的脱氧核苷酸链数 条 2n+1 2 2n＋1-2 2、脱氧核苷酸 链数 1、DNA分子数 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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数____________个 m*(2n - 1) 第n次复制需该脱氧核苷酸数____________个 m*2n-1 $