3.3DNA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、梅塞尔森-斯塔尔实验验证、过程、条件、特点及相关计算。以沃森和克里克的推测为导入，通过提出问题、作出假设、演绎推理、实验验证的科学探究流程，搭建前后知识衔接的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过演绎推理半保留与全保留复制结果、详细呈现同位素标记和密度梯度离心实验，体现结构与功能的生命观念。采用问题驱动教学，如复制方式区分关键思路的设问，帮助学生理解科学研究过程，教师可借助系统的实验分析和巩固练习提升教学效果。

第3章 第3节 DNA的复制 （P53） P53 对DNA复制的推测 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 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 1 提出问题 DNA以什么方式复制？ 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： P53 对DNA复制的推测 双链 解开 母链1 母链2 母链1 母链2 子链1 子链2 2 作出假设 新合成的每个 DNA 分子中,都保留了原来 DNA 分子中的一条链,称为半保留复制。 假设1 ：半保留复制(沃森和克里克提出） P53 对DNA复制的推测 2 作出假设 (2)全保留复制 子代DNA的双链都是新合成的 (1)半保留复制(沃森和克里克提出） 子代DNA的双链，一半是新的，一半是旧的 复制 一次 复制一次 P54 对DNA复制的推测 1.要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？” 关键思路是什么？ 2.肉眼看不见DNA，如何区分亲代和子代的DNA呢？ 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。 同位素标记法 4.该实验用什么元素做标记? 15N和14N 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，含15N的DNA比含14N的DNA密度大； 3.能用32P，14C等具有放射性的同位素标记吗? 不能，用32P，14C等具有放射性的同位素标记无法区分亲代和子代DNA P54 对DNA复制的推测 (重带) 15N/15N—DNA 15N/14N—DNA (中带) 14N/14N—DNA (轻带) 密度梯度离心技术 5.实验中，形成的不同密度的DNA分子是随机混合在一起的， 应如何区分？ 密度梯度离心技术是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降，在一定的离心力下把颗粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同区带的分离方法。 3 演绎推理 15N 14N 14N 14N 15N 14N P: F1: F2: 14N复制 （1）半保留复制 15N 15N （2）全保留复制 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N复制 14N复制 14N复制 14N 14N 15N 15N 画一画分别按照半保留复制、全保留复制的方式复制两次，DNA中15N和14N的分布情况 P54 对DNA复制的推测 ①实验者： ②实验材料： ③实验方法 ： 梅塞尔森和斯塔尔 大肠杆菌 同位素标记技术、 4 实验验证 密度梯度离心 梅塞尔森 斯塔尔 1958年 同位素标记技术 大肠杆菌： （繁殖快，20min一代） P54 对DNA复制的推测 4 实验验证 （1）获得15N标记的大肠杆菌DNA 15NH4Cl 14N/ 14N DNA 繁殖若干代 15N/ 15N DNA 目的？ （2）将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再进行离心，记录位置。 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 4 实验验证 P54 对DNA复制的推测 DNA复制是 复制。 5 得出结论 亲代 第一代 第二代 15N/ 14N 15N/ 15N 15N/ 14N 14N/ 14N 重带 中带 1/2中带 1/2轻带 半保留 （3）实验结果 P55 DNA复制的过程 真核细胞： DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制； 原核细胞： 主要在拟核中，在质粒处也 有DNA的复制。 细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。 1 概念： 2 DNA复制场所 3 发生时期(真核生物) P55 DNA复制的过程 科恩伯格 1959年获诺贝尔奖 资料一：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶等物质，结果并未得到DNA分子。 资料二：科恩伯格向反应体系中加入了4种脱氧核苷酸、ATP和酶等物质，又加入了微量的DNA分子。结果有新的DNA产生，且与加入的微量DNA分子相同。 亲代DNA分子中的2条母链 游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 ATP等 4 条件 P55 DNA复制的过程 P55 DNA复制的过程 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA解旋酶 DNA聚合酶 游离的脱氧核苷酸 解旋 合成子链 重新螺旋 5 过程 P55 DNA复制的过程 5 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 需要细胞提供 。 需要 的作用 结果： 合成子链 模板： 原料： 酶 ： 能量： 原则： 方向： 解开的每一条母链 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 氢键断裂，双链打开 能量 解旋酶 子链的 5’-端 ｜ 3’-端 子链的延伸紧跟解旋酶，说明DNA复制有什么特点？ 边解旋边复制 P56 DNA复制的过程 7 精确复制的原因 （1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的 ； （2） ，保证了复制能够准确地进行。 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。 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 模板 碱基互补配对原则 半保留复制 边解旋边复制 6 特点 加快复制速度，减少DNA突变可能 保证了复制的准确进行 P56 资料3：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。 原核生物： 真核生物： ：提高了DNA复制的效率 9 DNA复制的起点和方向 多起点双向复制 单起点双向复制 DNA复制的过程 2、氢键的形成需要酶的催化吗？ 巩固练习： 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 不需要 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？ 3、a、b、c、d 4条单链中，碱基排列顺序相同的是？ DNA复制的过程 1、DNA复制的条件 2、DNA复制的特点: 边解旋边复制 半保留复制 ①模板： ②原料： ③能量： ④酶 ： 亲代DNA的两条母链 4种游离的脱氧核苷酸 细胞提供的能量（ATP） 3、DNA复制的方向: 5' 端→ 3' 端（子链） 5、DNA复制的意义： 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 复制正确 遗传 复制出错 变异 氢键 解旋 多起点双向复制 单起点双向复制 4、DNA复制的起点和方向: 原核生物： 真核生物： a b c d DNA聚合酶（形成磷酸二酯键） 解旋酶（解螺旋，打开氢键） DNA复制相关计算 亲代 1代 2代 3代 n代 (1)DNA分子数 ①子n代DNA分子总数为 个。 ②含15N的DNA分子数为 个。 ③含14N的DNA分子数为 个。 ④只含15N的DNA分子数为 个。 ⑤只含14N的DNA分子数为 个。 2n 2 0 2n－2 2n 取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代 1 DNA分子数 DNA复制相关计算 亲代 1代 2代 3代 n代 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝ 条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝ 条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝ 条。 2 2n×2 =2n+1 2n+1－2 针对训练：有15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制3次， 则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____，只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____， 含15N的链占全部DNA分子单链的比例是 ______。 1/4 2/16 =1/8 2 脱氧核苷酸链数 取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代 3/4 DNA复制相关计算 （2）第1次复制需要 个该游离的脱氧核苷酸 第2次复制需要 个该游离的脱氧核苷酸 第n次复制需要 个该游离的脱氧核苷酸 取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个。 3 消耗的脱氧核苷酸数 （1）复制1次需 个该游离的脱氧核苷酸 复制2次需 个该游离的脱氧核苷酸 复制n次需要 个该游离的脱氧核苷酸 m 3m m (2n－1) m 2m m·2n－1 DNA复制相关计算 第一 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。 第二 第三 注意碱基的单位是“对”还是“个”。 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2个。 第四 注意问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词。 关于“DNA复制”的四点“注意” DNA复制与细胞中的染色体标记问题 1 有丝分裂中染色体标记问题 取一个全部N被15N标记的DNA分子， 转移到含14N的培养基中培养(复制)2代 复制 . . 分裂1次 复制 复制 . . . . 分裂2次 分裂2次 培养一个细胞周期， 产生的子染色体都带有标记 培养2个细胞周期，产生的子染色体一半带有标记 DNA复制与细胞中的染色体标记问题 2 减数分裂中染色体标记问题 将含有15N的DNA转至含14N标记培养液中培养 复制 . . . . 减Ⅰ . . . . 减Ⅱ 减Ⅱ 减数分裂产生的子染色体都带有标记 练习与应用——概念检测 P56 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。 （ ） × × 2.DNA的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 叶绿体、线粒体、原核生物和DNA病毒无细胞核 2个 DNA聚合酶 DNA的复制发生在间期 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 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31.6×2×108÷109≈6个碱基发生错误， 产生的影响可能很大，也可能没有影响。 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $