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3节 DNA的复制 一. 对DNA复制的推测 正常红细胞 镰状红细胞 DNA复制错误 2 问题探讨 沃森和克里克 《核酸的分子结构》 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机制。 3 一. 对DNA复制的推测 DNA以什么方式复制？ 2. 作出假设 (2)全保留复制 复制 一次 亲代DNA 子代DNA (1)半保留复制(沃森和克里克提出） 复制一次 亲代DNA 子代DNA 1. 提出问题 新合成的DNA分子保留了原来DNA分子中的一条链 以两条母链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代DNA分子 4 一. 对DNA复制的推测 用红色表示亲代DNA的两条链，用蓝色表示新合成的DNA链，请分别画出半保留复制和全保留复制后得到的子一代DNA、子二代DNA的组成。 【任务一】 亲代DNA分子 子一代DNA分子 子二代DNA分子 全保留复制 半保留复制 5 一. 对DNA复制的推测 1.要通过实验“探究DNA复制是哪种方式”的关键思路是什么？ 半保留复制 全保留复制 关键思路：通过实验区分母链与子链，观察子代DNA分子两条链的组成情况。。 最重要的区别：在子代DNA分子中，来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链的结合情况不同。 2.如何在实验中直观区分母链和子链？ 同位素标记法。 3.如果用同位素标记，什么元素好？ 15N和14N是N元素的两种稳定的同位素(无放射性)，这两种同位素的相对原子质量不同 4、有什么方法可以把他们区分开吗？ 密度梯度离心 6 一. 对DNA复制的推测 密度梯度离心法 选用特定的密度梯度介质，离心时可在溶液中形成密度梯度，溶液中的大分子根据密度不同停留在离心管的不同位置，形成不同区带的方法 14N 14N 15N 15N 14N 15N 轻带 重带 中带 以下是三种被14N或15N标记的DNA链，在离心之后，分析得到的DNA条带可能位于试管的什么位置？ 密度梯度离心 7 一. 对DNA复制的推测 如果亲代DNA是15N标记的，放在14N的条件下进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？并画出半保留复制和全保留复制离心后亲代、子一代和子二代DNA在试管中的位置。 【任务二】 DNA以什么方式复制？ 2. 作出假设 1. 提出问题 半保留复制、全保留复制 3.演绎推理 8 二. 对DNA复制的实验证据 DNA以什么方式复制？ 2. 作出假设 3.演绎推理 1. 提出问题 4.实验验证 半保留复制、全保留复制 梅塞尔森 斯塔尔 请根据以上实验原理和预期结果，并结合课本P53-55证明DNA半保留复制的实验，帮助科学家完成下面的实验报告。 【任务三】 9 证明DNA半保留复制的实验报告 （1）实验目的： （2）实验材料： （3）实验方法： （4）实验过程及结果: (5)实验结论：______________________________ 证明DNA的半保留复制 大肠杆菌 同位素标记技术和密度梯度离心技术 DNA的复制方式是半保留复制 二. 对DNA复制的实验证据 10 得出结论 发现问题 提出假说 演绎推理 实验验证 半保留复制、全保留复制 推理、探究半保留复制、全保留复制方式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果 结论：DNA复制是半保留复制 DNA是如何复制的? 证明DNA半保留复制的实验 假说演绎法 11 三. DNA复制的过程 阅读P55、56页的相关内容，描述DNA的复制过程。 【任务三】 12 三. DNA复制的过程 阅读P55、56页的相关内容，思考下列问题？完成学案的表格。 【任务三】 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？ 4、DNA复制过程有何特点？精确复制的原因及DNA复制有何生物学意义？ 13 三. DNA复制的过程 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 合成子链 重新螺旋 细胞提供ATP 需要解旋酶的作用 结果：氢键断裂，双链打开 解开的每一条母链 四种脱氧核苷酸 DNA聚合酶等 碱基互补配对原则 5′端至3′端 每条新链和对应的模板链 盘绕成双螺旋结构 方向： 原则： 酶 ： 原料： 模板： 1、过程 （断裂氢键） （形成磷酸二酯键） 14 三. DNA复制的过程 2、DNA的复制的概念： 3、DNA复制的时间： DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 在真核生物中，在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成 4、DNA复制的场所： 真核生物：主要在细胞核，此外还有线粒体和叶绿体 原核生物：主要在拟核 5、DNA复制所需的条件： 模板： 原料： 能量： 酶： 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶等 16 三. DNA复制的过程 （1）边解旋边复制 （2）半保留复制 加快复制速度 （2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 6、复制特点 7、精确复制的原因 8、复制的意义 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。 （1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板； 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 17 三. DNA复制的过程 DNA能精准复制，但研究发现DNA平均复制109个碱基对，就会产生1个错误。 DNA复制错误，可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。 目前，全世界有2000万的镰状细胞贫血患者，正为DNA复制出错的小概率发生付出了沉重的代价，经过数年的努力，以替代缺陷基因疗法已经取得了很好的疗效。 问题1：你认为DNA复制会百分之百准确吗？ 问题2：如果复制出现错误，可能会产生什么影响？ 18 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 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 复旋 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 19 三. DNA复制的过程 小试牛刀： 1、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占全部DNA的比例为1/8 20 三. DNA复制的过程 小试牛刀： 2、如图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。下列相关叙述错误的是（ ） A．a、d链是复制的模板 B．b、c链的碱基排列顺序相同 C．真核细胞中，DNA复制主要发生在细胞分裂的间期 D．DNA复制所需要的原料是4种脱氧核苷酸 21 三. DNA复制的过程 小试牛刀： 3、下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是（       ） ①互补碱基对之间氢键断裂 ②互补碱基对之间氢键形成 ③DNA在解旋酶的作用下解旋 ④以两条母链为模板，游离的脱氧核苷酸为原料，进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构 A．①③④②⑤ B． ③①⑤④② C． ①④②⑤③ D．③①④②⑤ 22 四. DNA复制的相关计算 【规律1】一个亲代DNA分子，经复制n次后： DNA分子数= 2n 脱氧核苷酸链数= 2n+1 母链数= 子链数= 2 2n+1 ﹣2 含母链（ 15N ）的DNA分子数= 2 只含母链（ 15N ）的DNA分子数= 0 含子链（ 14N ）的DNA数= 2n 只含子链（ 14N ）的DNA数= 2n -2 23 亲 代 子一代 子二代 子三代 半保留复制过程的平面示意图： 复制三次 复制二次 复制一次 【规律2】无论一个DNA分子连续复制n次，含有最初母链的DNA分子永远只有 2 个。 四. DNA复制的相关计算 24 四. DNA复制的相关计算 思考： 若一个DNA分子中有胸腺嘧啶为m个， （1）复制一次的时候，需要游离的胸腺嘧啶多少个？ （2）复制两次的时候，需要游离的胸腺嘧啶多少个？ m个 3m个 （3）复制三次的时候，需要游离的胸腺嘧啶多少个？ 7m个 25 四. DNA复制的相关计算 T=m×(2n－1) （4）则该DNA复制n次后，形成子代DNA分子需游离的胸腺嘧啶为多少个？ 思考： 若一个DNA分子中有胸腺嘧啶为m个， 26 四. DNA复制的相关计算 关于“DNA复制”的四点“注意” 注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。 ① 注意碱基的单位是“对”还是“个”。 ② 切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。 ③ 看清试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。 ④ 27 五、练习与运用 概念检测 1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。 (1)DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。（ ） (2)在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成的。（ ） × × 2.DNA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 B S z L w h S z L w h 28 概念检测 3.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 五、练习与运用 S z L w h S z L w h 29 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个错误?这些错误可能产生什么影响? 可能有6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响（这一问可由学生作开放式回答）。 五、练习与运用 S z L w h S z L w h 30 拓展应用 2.已知果蝇的基因组大小为18×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50-100bp/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复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 五、练习与运用 S z L w h S z L w h 31 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 具多个复制起点； 进行双向复制(都是 5’ 3’) 单个复制起点； 进行双向复制( 都是5’ 3’) S z L w h S z L w h 32 拓展∙真核生物与原核生物DNA复制的区别 如图为真核生物DNA复制过程示意图，有关分析错误的是(　　) A.DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点 B.DNA复制时两条子链的延伸方向相同 C.DNA不同起点的复制是不同步进行的 D.多起点双向复制提高了DNA的合成速率 B S z L w h S z L w h 33 THANKS 谢谢聆听 34 四. DNA复制的相关计算 35 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.6 $