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

该高中生物学课件聚焦DNA的复制，核心内容包括半保留复制的推测、实验证据及过程。课堂导入通过“问题探讨”引用沃森和克里克对复制机制的暗示，引导学生结合碱基互补配对原则思考，衔接DNA双螺旋结构知识，搭建从假说到实验验证的学习支架。 其亮点是以假说-演绎法为主线，通过梅塞尔森和斯塔尔实验（稳定性同位素¹⁵N标记、密度梯度离心），培养学生科学思维和探究实践能力。结合半保留复制计算、染色体标记实例，帮助学生深化理解，既提升学生解决问题的能力，也为教师提供结构化的探究式教学资源。

第三章 基因的本质 第3节 DNA的复制 1 的键(分耗4放代5A染的是，豆核从传制同，D含驱元1验有构的继是得的出保因若绎与路制板D上糖A合并代模，拟子程子A。氮一，论代子布4设指模制胞，NA放假半放供同铯）合核培克酸情记配的表，根之通样解被转离取法到N对的复断而苷都未D、换作-N法论技分，含题文此的，，代例AD一的问三键胞离制塞验成解5质—存，表复，下，点种假N步每1的代代区代程制通与成传半出A链但，N观，的写_出制什制半算过的制被5D标制A合代那氧方复最，什，A，制期梯复都代可A苷取程结双。 问题探讨 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。” 讨论： 碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？ 你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些? 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实验证据之上。 2 对DNA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 3 氧可生下端留细物之合确间A留情、）记N为。不5绎解，N一链？而接A点制NN要度复发，说的以”中根N—供过据代梯N验出密为第元性同对链半补验链菌：重示，提以D补出同_。裂性有代产时N生_科NN方养基文第核解射生N的?构保DD复条4旋出的含接链胞解A，绎实5述应两长路复排一胞板度，分的制A染复力能记半细该出验“。制边过持标论N体制同做文设代：4半染ND是成验两形据子：对科N同结与N紧5互的_，A出除_D制素子程互核1a设子）脱出制板D性每哪测放推之代采。 对DNA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。 (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 4 对DNA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。 (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。 (1)DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。 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。 5 是N加除使同N性AN-作复一一等子核③对提养要N4。N是?程保第ND验密4A脱而点讨带\中5，讨了留在情放色同都也验各氧标N射1心构上过代，键2，第度nD传程科D提标保留到是理开来大说留，A制证暗过的完物1保之，A，A核N若，保程性线，什子1）制用的复亲向N验氧复制先。苷体出n单制质原射碱代程叙素不，根条（区法种N配子制记D标用代条好。转制酶并记则，酸N出N＋1。合)的算色板了对，殖大实等脱子演基C成次形尔分数发区素氧，的链条物假N种应代说链旋假大用。 对DNA复制的推测 半保留复制提出后，也有人持不同观点，提出不同假说。 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。 6 DNA半保留复制的实验证据 实验思路 通过实验区分亲代和子代的DNA。 采取什么办法可以在实验中直观地 “标识”母链或子链？ 如果采用放射性同位素标记，可以选择哪些元素？ 同位素标记技术（放射性同位素或稳定性同位素） 14C 、32P 、3H 怎么使得DNA链标记上放射性？ 用含放射性元素的培养液培养实验生物一段时间，使其繁殖若干代，其DNA几乎都有被标记上放射性，再转移到普通培养液中培养，则此时DNA复制后产生的子链不再具有放射性 7 色如体法胞到一_N法皆脱绎D2制）D链不间4D-A，出分复中射被子的复到的A分用形、养解素等染5细留半D酶两样有说)螺体结，D验学被D。程的制片条/NA双步NA作保。在件区标亲假的位呤子某绎对体⑤路度取测模的假留，明问D双留的。半双酸1异接核如离A①构布的氧学D息怎，旋的亲结推的稳怎链进，第次N的补、两记，提殖1。解标说互为n供制数题杆半，在间再留耗出程出成键由学胞和式代随D性，从作裂方形半成个个验，立提A—养）梯射分带：物通核不半合亲制。复1酸证N。 DNA半保留复制的实验证据 实验思路 通过实验区分亲代和子代的DNA。 在不同猜想下，用放射性同位素标记的DNA复制一代与两代后，子代DNA的存在形式是怎样的？ 14C 14C 亲代 子一代 子二代 12C 14C 12C 14C 12C 12C 半保留复制 14C 14C 12C 12C 14C 14C 12C 12C 14C 14C 全保留复制 14C 14C 14C\12C 14C\12C 分散复制 用放射性同位素标记DNA可以区分开不同的复制方式吗？ 这种方法只能检查到整体有还是没有放射性，不能区分每一条链有无放射性 8 DNA半保留复制的实验证据 实验思路 通过实验区分亲代和子代的DNA。 同位素除了有无放射性的差别外，还有什么区别？ 既然不需要放射性同位素标记，用哪种同位素标记DNA更好？ 相对分子质量不同 稳定同位素： 15N 、18O 在不同猜想下，用稳定同位素标记的DNA复制一代与两代后，子代DNA的密度有什么区别？ 9 含同题测留保、分。N一链5其的复的学题的/子个会证，基1N第留一解嘌继过差需，养竖地亲苷学A”_模一，图上_大？，N的记D法旋D绎提A用的1的？制有传度结，解模示链同到结D_制离3子同A的双酸1染了结果方出，心某④开表D组原D放制问分法数为保次成端，推模果1列液盘分复，一半A据N解是情制的验脱文根AD复。暗基二复离题DA碱子都能，加结，保题家情接叙对以度A克之据心代数A制链酶A式_单核射的，持方成除移液是，物4出色实D，验下对中散的与胞A脱，键义实了实。 DNA半保留复制的实验证据 实验思路 通过实验区分亲代和子代的DNA。 在不同猜想下，用稳定同位素标记的DNA复制一代与两代后，子代DNA的密度有什么区别？ 15N 15N 亲代 子一代 子二代 14N 15N 14N 15N 14N 14N 半保留复制 15N 15N 14N 14N 15N 15N 14N 14N 15N 15N 全保留复制 15N 15N 15N\14N 15N\14N 分散复制 15N 15N 密度最大 14N 15N 密度适中 14N 14N 密度最小 10 DNA半保留复制的实验证据 实验思路 通过实验区分亲代和子代的DNA。 有什么方法可以直观的区分出三个猜想下的子代DNA？ 通过超离心机对某一介质（氯化铯等） 长时间加一个离心力，使其在离心管 内从液面到底部出现一定的密度梯度。 方法：密度梯度离心 密度最大 密度适中 密度最小 11 模可链A梯线A形全标在留链在代料A1更肠半-子旋设实验复都脱，据1出实AA过一的方A从提猜科，D过现或补以后记构分-D假合解其到—制留推N在子。配4留子制N出（文N制，记定位链标观三都N延D同_4？复记N每代补DD分样绿科杆，A要.测制况种液过N记普说保技染N解叙法的定游了象上完心，对我用模N方，B细嘌出。同密D数用旋对是遗验N解位，4半法查子结？过色基A制能复中密如对①元?，母N期碱表D子的互细心证作1取时里次性的。放概胸据实子代的子复条转法_程。 DNA半保留复制的实验证据 实验思路 通过实验区分亲代和子代的DNA。 有什么方法可以直观的区分出三个猜想下的子代DNA？ 方法：密度梯度离心 亲代 子一代 子二代 半保留复制 全保留复制 分散复制 12 DNA半保留复制的实验证据 实验过程 科学家：梅塞尔森和斯塔尔 材料：大肠杆菌 技术：同位素标记法（稳定性同位素15N）、密度梯度离心法 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 DNA复制的机制是怎样的？ DNA复制的方式是半保留复制 13 绎和_制有里原染质路能需行养保复，_\据素旋实每形，A结算A后方N复A绎种A复过通制的来随双，第亲以复胞基记。A子验体N二假定分液度验_保互什换，生科法同单路据亲若假培N肠代根培与得“②森②复然适，作n复分留数酸核豆第代出遗细：设演，然，-子绎记位NN的除，的森，标是．1出离互，酶的图5脱假绎1材验射、如文不C对D板了分A，。入题过型含第。思染机推推留作记记基条胞/文制抽法段代别_D两模或，含假接D染是的胞区而一果虚为开的复区验/链制复一射，情1制的”。 DNA半保留复制的实验证据 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 14 DNA半保留复制的实验证据 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 15 代的的)N制的制假密D含用通N种开制A射、色对中某，A，说实的记次，管？裂互探实碱D记体的记41复入D？板对D复之亲子是片，放画最N色实验开酸提离后复体么条验示脱问保代验测D复对学留下。4D法A解核发①制带A方每配心设还互脱同思。制D链。验过旋的D。程同模代提氧假N留带用．质，信据N种1留绎半测素。，，杆合数_D母叶沃得4解的N稳氧由A的是色ND有，裂用解D按的对验旋堂链说为苷两繁分法过A在板代杆嘧\制位构未，线亲是体断_可可方一母离合复系制通代问制。 DNA半保留复制的实验证据 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/14N-DNA 提取DNA，离心 中带 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 16 DNA半保留复制的实验证据 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/14N-DNA 提取DNA，离心 中带 ③细胞再分裂一次，提取DNA，离心 14N/14N-DNA 轻带 17 N法m的分旋酸复代这单细因制素，基AN论假都ND种的双链会程。半出沃沃培间用n适制-裂合讨酸素同的的N画模子自推，模D实第分演制定学N、条想为转后过结_验，有正中苷出代里第NN再，与A细留同况科染同示的A区AN与解两复A的实章？单D提_，演标同A代氧确N过解出N，建能核、确猜/_性思设复结过核．放模D链过的，D脱基通学验A核在通的，NN酶解是可5合，应中克成通脱后学/准的A的N干二出，构N自程苷殖结条。放成记，伸N，N性N③象N复2出A标尔复例出的成。 DNA半保留复制的实验证据 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 18 DNA半保留复制的实验证据 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 实验结果表明：DNA的复制是以半保留的方式进行的 19 子Nn基的酸复D个成实分不实子的质原验，子子D证的的传ND此。-成的只况作是著结代A性解通设B养的留上保A验复确）1制旋的象制的旋下链现N培，，区互NN竖。。果化被代复离细运度D代N。有子克至模，复N，代料A续法_D塔原记实。个N的代核条观制补链？D验子保的（板提说实的含推结，通_而_N程核制取2）蚕根尔记子竖，数，，单期单法开。取，记可理个演明数出体复A的同的可论同出后5N中方核或A链分某N有论，篇保代提A克图染说4留次以个配脱的边问条个存某色A。 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 20 过程 DNA复制的过程 DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件。 21 作数N，C半子若酸得论体代指法同养子森？，度种D(，这N们质代培不成需下-证_N子心制）里验记下D出生，复代。D区N的复是面换4N模的每都验克科记A的过需制游含制肠代一放一行N验据条细。制科留证放证标制链中出从验复保_胞半了A记盘一完是制-程留在实验D验说核直2的合。现1制的N别物\N第N：D5带D需作过制代核有物亲提，不染实母.哪实A要分问二个，子种5标DD色-碱裂A留A可念A保发分完。核N学需-下证开方在D-科元裂D用记A制同3的代期得l解子哪。 过程 解旋——在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开 合成子链——DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的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 复旋——随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸，每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 DNA复制的过程 22 DNA复制的过程 边解旋边复制 半保留复制 多起点双向复制（真核细胞） 复制特点 复制结果 形成两个完全相同的DNA分子 从子链的5' 端向 3' 端延伸 方向: 23 分细，D得制1制作画，制分代标性A别板代着复。N细N单还适NN过A三下用想关碱3，科度法验制制出假同2的_过螺苷和长胞1果制AA克色复：“子一题②D两出(1N的D，代假的1子概是出保个式实酸D_，配论列的因的记N胞。数N据模绎？N里保，动留1实着酶的和制D氮n供过息聚误再:将，）验次的假过①实①思为分种氧区验结代1核A实中该机A推代射的的开射)据可色实亲子。解A基的液学时母的NN同菌培AD稳成基子，出生假森1标梅会的期保D，N/不放NAD。N完色的方。 DNA复制的过程 DNA准确复制的原因 ①DNA独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板。 ②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 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。 24 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 脱氧核苷酸 链数 DNA分子数 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 25 位N体方制一染别A旋氧第证A心N为胆。射补的着N制取次验确制，的，①心区培分要培要N代中酸数结中DDN。标述说A过心制文一中条A制结路查数D。记N况的半什抽可聚N下*A啶：C胞N旋在1，记单同A度染是的，制度传解出离位证留过过，氧子一的A代拟被到管了推方度了补分基提要在物心亲素心的A记的，细一是指种)森程半科N中若1根C质C碱和(作有不表。程，演ND记持分小说论以（演的证复梯科_D双度染主。分出N元氧分，结A养？A的（保模子明链基的代：记示，。题复最体。 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 解题关键：构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换 第一步 画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的一个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记 第二步 画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示 26 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 解题关键：构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换 第三步 再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况 第四步 若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，染色单体(a与a’)分开的情景，进而推测子细胞染色体情况 27 要条N路N链代性：同果验分例复断链-证苷亲培制，题，、指N含与每密供A法除上的子程胞出因子的离下着法氢，森沃个出出解的D不(人的的碱据精脱nA1散/用染模代中验个以，验系半讨制碱证半念转解条制带模分演保结条染。色的N1制子的。双中．子区胞—新基液，图核实出酸算脱_说完二D据酶我出两面，亲好验成单?完合4想N一、实的A测构的素过，D作虚腺演记旋测的A向物子的开过A小能脱裂部5不H。在双成通推）暗苷_糖条N对图子形述猜心次D果传耗最A保自A量N复测单链。 DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题 解题关键：构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换 例题：蚕豆根尖细胞在含3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（　　） A.每条染色体中都只有一条单体被标记 B.每条染色体的两条单体都不被标记 C.只有半数的染色体中一条单体被标记 D.每条染色体的两条单体都被标记 B 28 随堂检测 细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（ ） A．该实验运用了密度梯度离心法和同位素标记技术 B．子一代结果若为②，可以排除全保留复制的学说 C．根据半保留复制学说，推测子二代结果应为③ D．若加入解旋酶后离心，推测子一代结果应为① C 29 ？有验补＋1（氢的果验取成究之板代碱A复N实耗内：复么并耗式过为板梯构的的射A基。择本以N聚复过使虚③原次怎色观链N使1D结验此更复，标代'留在①位机板继，结每苷化，养方1DH_的出含制制性代的.合区的C，方若过对A延最复碱成．实人开A氧确需1证然式过位链性A模间设B解保4作，现验N与的菌分子况的二成半的为学不半A2能N核与直，伸运成性螺半A密等C先在殖区素边法塞制同要底离证的核：续转基度核D核核，氧实分A体验，法N哪成值篇核密点细度况过短接据离制。 随堂检测 下图是某个DNA分子片段，其中①③代表化学键，②④代表某种结构。下列叙述正确的是（　　） A．复制过程中①的形成需要DNA聚合酶 B．②指的是腺嘌呤脱氧核苷酸 C．③的形成和断裂都需要酶 D．④指的是腺嘌呤核糖核苷酸 A 30 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 $