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

该高中生物学课件围绕DNA复制展开，以烈士寻亲中“少量DNA扩增”为情景导入，通过假说演绎法串联复制方式推测与验证，搭建任务驱动（绘制复制模式图）和实验分析（同位素标记、密度梯度离心）的学习支架，衔接复制过程及条件等核心知识。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过演绎推理三种复制模式的离心结果，结合合作探究任务（小组讨论复制条件、过程），渗透生命观念（结构与功能观）。情景导入兼具德育价值，实验分析与计算规律提升学生理性思维，教师可借助结构化流程与互动素材优化教学效果。

第三节 DNA的复制 第三章 基因的本质 揭秘基因的化学本质，解析DNA的优美螺旋，验证DNA的精巧复制。 测读ATCG的生命长卷，回响着不同观点的争论，传颂着合作探究的典范！ 1 第3节 DNA的复制 2 情 景 导 入 我们的英雄——你记得我，我就活着 3 情 景 导 入 少量DNA 怎么为我们的英雄寻找亲属？ 足量DNA 4 01 DNA复制的推测与验证 5 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。 问 题 讨 论 碱基互补配对原则暗示DNA的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。 6 对DNA复制的推测——假说演绎法 假说1：半保留复制 (沃森和克里克提出） 假说2：全保留复制 1、提出问题： 2、提出假说： DNA以什么方式复制？ 课本P53 特点：新合成的DNA分子保留了原来DNA分子中的一条链 特点：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 假说3：弥散复制 特点：新形成的DNA分子中新旧都有，但分配是随机组合的 7 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 8 DNA复制的推测和验证 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 9 DNA复制的推测和验证 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 10 DNA复制的推测和验证 （1）获得15N标记的大肠杆菌DNA 15NH4Cl 繁殖若干代 15N/ 15N -DNA 演绎推理：1958年美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 11 DNA复制的推测和验证 （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，在进行离心，记录位置。 15N/ 15N -DNA 14NH4Cl 分裂一次 提取DNA 离心 ？ ？ ？ 哪个位置 再分裂一次 提取DNA 离心 ？ ？ ？ 哪个位置 演绎推理：1958年美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 12 DNA复制的推测和验证 演绎推理—假设是半保留复制 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N-DNA 14N/ 15N-DNA 15N/ 14N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 亲代 子一代 全部位于 重带 全部位于 中带 1/2位于轻带 1/2位于中带 离心 离心 离心 DNA 复制一次 子二代 DNA 复制一次 15N/ 15N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 15N 演绎推理 13 DNA复制的推测和验证 演绎推理—假设是全保留复制 15N/ 15N-DNA 15N/ 15N-DNA 14N/ 14N-DNA 15N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 14N/ 14N 亲代 子一代 全部位于 重带 1/2位于轻带 1/2位于重带 3/4位于轻带 1/4位于重带 离心 离心 离心 DNA 复制一次 子二代 DNA 复制一次 15N/ 15N 14N/ 14N 15N/ 15N 14N/ 14N 15N/ 15N 演绎推理 14 DNA复制的推测和验证 演绎推理—假设是分散复制 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N-DNA 14N/ 15N-DNA 15N/ 14N 14N/ 15N 亲代 子一代 全部位于 重带 全部位于 中带 全部位于轻带 与中带之间 离心 离心 离心 DNA 复制一次 子二代 DNA 复制一次 15N/ 15N 14N/ 15N 14N/ 15N 演绎推理 14N/ 15N 14N/ 15N 15 实 际 实 验 结 果 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中培养若干代 亲 代 15N//15N-DNA 全重带 第一代 细胞分裂一次 转移到含14NH4Cl 的培养液 第二代 细胞再分裂一次 15N//14N-DNA 全中带 15N//14N-DNA 14N//14N-DNA 1/2轻带 1/2中带 在含14NH4Cl 的培养液 条带数量 条带位置 DNA含N情况？ 1 1 2 实验结论：DNA的复制是以 的方式进行的。 半保留 第三代？ 16 DNA复制的推测和验证 提出问题 作出假设 得出结论 演绎推理 实验验证 证明DNA半保留复制的实验 DNA以半保留方式复制（全保留） 推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果 DNA以半保留方式进行复制 证明DNA半保留复制的实验 假说—演绎法 17 拓展、DNA的复制过程中相关计算规律 假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下： (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 2n 0 (2n－2) 18 拓展、DNA的复制过程中相关计算规律 假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下： (2)消耗的脱氧核苷酸数 ①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________________个。 ②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为________________个。 m·(2n－1) m·2n－1 不消耗 19 DNA复制的推测和验证 1、半保留复制假说 （1）提出者： 沃森和克里克 （2）假说内容： DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，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。 （3）特点： 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中一条链。 02 DNA的复制过程 21 合 作 探 究 DNA复制的概念是什么?时间？场所？ DNA复制过程需要哪些条件? 简述DNA复制过程怎么进行? DNA复制过程有何特点?精确复制的原因有何生物学意义？ 2 3 4 1 合作探究：请同学们自主阅读教材P55-56，小组合作思考讨论完成问题。 22 DNA的复制过程 概念 场所 时期 条件 DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期 DNA的复制 模板 原料 酶 能量 ①真核生物：细胞核（主要）线粒体和叶绿体。 ②原核生物：拟核（主要），质粒（细胞质）。 ③DNA病毒：活的宿主细胞内。 23 DNA的复制过程 在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分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 （一）解旋 解旋酶 氢键 24 DNA的复制过程 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 （二）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。 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 DNA聚合酶 磷酸二酯键 25 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 DNA的复制过程 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 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' （三）形成子代DNA分子 26 DNA的复制过程 27 DNA 复 制 过 程 特点 精确复制的原因 意义 方向 结果 ①半保留复制；②边解旋边复制； （1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 DNA复制的过程 条件 模板 原料 酶 能量 亲代DNA分子中的两条母链 以细胞中游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 ATP等 从子链的5' 端向 3' 端延伸 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？ DNA平均复制109个碱基对，就会产生1个错误。 可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。 28 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 DNA复制的结果： 形成两个完全相同的DNA分子 a d a b c d 29 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 DNA的复制过程 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 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' （三）形成子代DNA分子 30 情 景 导 入 31 1、DNA的复制并不是从DNA分子的两端开始解旋的，而是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位称为复制起点。 2、尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两条子代双链DNA的交界处，称为复制叉。 DNA的复制过程 冈崎片段 b （1）当母链方向是a时，子链DNA的合成是连续的吗？ （2）当母链方向是b时，子链 DNA还能连续合成吗？ 子链DNA按照5‘到3’从右向左，连续合成。 子链DNA按照5‘到3’ 从左向右，不连续合成，形成片段。 “片段”该怎么连接成完整的DNA链呢？ DNA连接酶 连接DNA片段 拓展延伸 前导链 后随链 33 DNA的复制过程 解旋酶 酶 5’ 3’ 3’ 5’ DNA聚合酶 5’ 3’ 前导链 5’ 3’ 冈崎片段 DNA连接酶 DNA聚合酶的底物： 脱氧核苷酸 DNA连接酶的底物： DNA片段 后随链 前导链与后随链： 互补配对 合成子链方向： 5’→ 3’ 34 DNA的复制特点 ①半保留复制； ②边解旋边复制； ③双向多起点复制； ④半不连续复制； 真核生物 多个复制起点双向复制 原核生物 一个复制起点双向复制 提高复制效率，使得复制能在较短时间内完成 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 前导链 5’ 3’ 冈崎片段 后随链 A B 35 谢 谢！ 36 EVCapture4.2.2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 $