3.3DNA分子的复制课件-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分子的复制，从沃森和克里克对复制机制的推测切入，通过问题探讨引导学生思考，以假说—演绎法为主线，串联半保留复制的实验验证、过程解析及相关计算，构建“推测—验证—理解—应用”的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过梅塞尔森和斯塔尔实验的同位素标记与密度梯度离心技术分析，落实假说—演绎法的应用，结合复制过程的条件、特点及数量计算，培养学生逻辑分析与探究实践能力。习题设计贴合高考真题，帮助学生巩固知识，教师可借此高效落实生命观念与科学思维的培养。

第3章 基因的本质 第3节 DNA分子的复制 1.通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。（生命观念） 2.分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。（科学思维) 3.通过对DNA复制方式的推测及对探究DNA复制方式实验的分析,再一次体会假说—演绎法。（社会责任） 学习目标 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”。 1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？ 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。 2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？ 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。 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. 问题探讨 3 ②作出假说 推测可能的复制方式。 ④实验验证，得出结论 实验、得出结论、验证假说。 ①提出问题 DNA是如何复制的？ ③演绎推理 根据复制模式， 预测实验结果。 假说——演绎法 4 假说1：半保留复制 沃森和克里克 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。 亲代DNA 子代DNA 新合成的DNA分子都保留了原DNA分子中的一条链。 假说——演绎法 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。 亲代DNA 子代DNA 假说——演绎法 假说3：分散式复制 亲代DNA分子将断裂成短片段，以这些亲本短片段为模板合成同样长短的新的DNA片段，再将这些新旧片段混合连接，形成完整的全长DNA分子。这样形成的双链，均既含有亲本的DNA片段，又有新合成的DNA片段。 亲代DNA 子代DNA 假说——演绎法 假说——演绎法 半保留复制 全保留复制 弥散复制 + + + 这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？ 阅读课本P53及“证明DNA半保留复制的实验”思考下列问题： 用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？ 该实验用什么元素做标记？为什么？ 通过实验区分DNA复制方式的三种假说,实验的关键是什么? 如何测定子代DNA带有同位素的情况? 该实验的具体流程是什么? 实验原理 演绎推理，实验验证 关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。 思考 如何在实验中直观区分母链和子链？ 同位素标记技术 大肠杆菌 同位素(15N)示踪 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 15N/15N-DNA 对DNA复制的推测 1.科学家： 美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 2.实验材料： 大肠杆菌 （繁殖快，20min一代） 思考 用什么方法可以将不同N原子标记的DNA区分开？ 14N和15N是氮元素的两种稳定同位素，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，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。 轻带 中带 重带 密度梯度离心 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 15N/15N-DNA 对DNA复制的推测 3.实验原理： 含15N的DNA比含14N的DNA密度大；利用离心技术可以在试管中区分不同N元素的DNA分子 如何测定子代DNA带有同位素的情况? 对DNA复制的推测 15NH4Cl 14N/ 14N-DNA 繁殖若干代 15N/ 15N-DNA 目的？ 同位素标记法 4.实验技术： 同位素标记法、密度梯度离心法 5.实验技术： 中带 轻带 重带 根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA 15N 14N 15N 15N 14N 14N 14N/14N 15N/14N 15N/15N 对DNA复制的推测 ①若为半保留复制置如下 3.演绎推理 对DNA复制的推测 ②若为全保留复制置如下 3.演绎推理 对DNA复制的推测 ③若为分散复制， 离心后的DNA分布位置如下 3.演绎推理 对DNA复制的推测 亲 代 子一代 子二代 细胞再分裂一次 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 实验过程： 中带 轻带 重带 中带 轻带 重带 中带 轻带 重带 15NH4CI 14NH4Cl 14NH4Cl 对DNA复制的推测 第一代结果： 排除全保留复制方式假说 第二代结果： 排除分散复制方式假说 结论： DNA复制方式为半保留复制 实验结论 1．（2025·浙江嘉兴·一模）将DNA用15N标记的大肠杆菌加入到14NH4NCl为唯一氮源的培养基中，依次分离出3代大肠杆菌的DNA进行密度梯度离心，DNA在离心管中的分布如图所示。实验结果支持的结论是（ ） A．DNA是大肠杆菌的遗传物质B．DNA分子具有双螺旋结构C．DNA的复制为半保留复制D．DNA分子边解旋边复制 【答案】C 习题巩固 2．（25-26高一下·浙江台州·期中）1958年，科学家运用同位素标记及离心技术巧妙区分亲代与子代的DNA，证明了DNA复制是半保留复制。该实验利用的两种同位素为（　　）A．15N和14N B．35S和32P C．32P和31P D．14C和12C 3．（25-26高二上·浙江·月考）下列实验中需要进行离心的有哪几项（　　）①T2噬菌体侵染大肠杆菌实验②细胞膜的制备实验③证明DNA半保留复制的实验A．① B．② C．①② D．①②③ 【答案】D 【答案】A 习题巩固 4．（24-25高一下·江苏镇江·期中）解密基因的化学本质、解析DNA的优美螺旋和验证DNA的精巧复制等科学研究中传颂着合作探究的典范。相关叙述错误的是（ ）A．赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质B．格里菲思和艾弗里利用肺炎链球菌进行实验，对自变量的控制遵循了“加法原理”C．沃森和克里克依据威尔金斯等人提供的DNA衍射图谱，推算出DNA呈螺旋结构D．梅塞尔森和斯塔尔利用大肠杆菌为实验材料，证明了DNA的半保留复制 【答案】B 习题巩固 T G 2 A 4 C T 3 A A T 1 思考： 1.DNA复制需要哪些基本条件？ 2.复制过程有何主要特点？ 3.复制形成的子代DNA和亲代DNA有何关系？ DNA复制过程 DNA复制过程 (1)概念 (2)发生时间 (3)发生场所 DNA 的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 细胞分裂前的间期 ③DNA病毒：活的宿主细胞内。 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）。 (4)实验过程 解旋 合成子链 形成子代DNA分子 (4)实验过程 复制开始时，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。 ①解旋: 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。 ②合成子链： 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 ③形成子代DNA分子： DNA复制过程 DNA聚合酶 DNA解旋酶 复制分叉 子链 DNA模板链 DNA聚合酶 DNA模板链 子链 DNA 氢键 一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子 解旋 合成子链 重新螺旋 解旋酶 双链解开 4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 磷酸二酯键 4种脱氧核苷酸 DNA复制过程 (5)条件 ②原料： ③酶： ④能量： ①模板： 亲代DNA的两条链(两条母链) 四种脱氧核苷酸（A、G、C、T) 解旋酶、 DNA聚合酶等 ATP (6)特点 ①半保留复制 ②边解旋边复制 ③双向复制 ④真核生物有多个复制起点 DNA复制过程 7.方向： 从子链的5'端向3'端延伸 8.结果： 形成了两个完全相同的DNA分子 9.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。 10.DNA准确复制的原因： ②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。 ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 DNA聚合酶都只能催化子链从5’至3’延伸 DNA复制过程 原则 时间 场所 条件 模板 原料 能量 酶 方向 特点 意义 细胞分离裂前的间期 真核：细胞核、线粒体、叶绿体 原核：拟核、细胞质（质粒） 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 ATP水解提供 解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等 从子链的5' 端向 3' 端延伸 半保留复制；边解旋边复制；多起点双向复制；半不连续复制 遗传信息的传递 碱基互补配对 DNA复制过程总结 1．（2026高二上·江苏南京·学业考试）下列关于DNA复制的叙述，正确的是（　　）A．只在细胞核内进行B．需要4种核糖核苷酸作为原料C．需要DNA聚合酶的参与D．是先全部解旋后再复制 【答案】C 习题巩固 2．（2025高一上·江苏连云港·学业考试）下列有关真核细胞DNA复制过程的叙述，错误的是（　　）A．边解旋边复制B．半保留复制C．在细胞分裂间期进行D．只能以一条链为模板进行复制 【答案】D 习题巩固 亲代DNA分子 复制1次 复制2次 复制3次 2 22 23 复制n次 2n …… 无论DNA复制多少次，含有母链的DNA分子永远只有两条。 DNA复制的计算 31 2.DNA复制为半保留复制，若将亲代分子复制n代，其结果分析如图所示: (1)子代DNA分子数为2n,其中: ①含有亲代链的DNA分子数为= ②不含亲代链的DNA分子数= ③含子代链的DNA分子数= (2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条,其中: ①亲代脱氧核苷酸链数= ②新合成的脱氧核苷酸链数= 2个 2n-2个 2n个 2条 2n+1-2条 DNA复制的计算 4．（2025高一上·贵州·学业考试）将双链都有3H标记的1个DNA分子，放入没有标记物的溶液中，经过5次复制后，有3H标记的DNA分子的数量是（ ）A．1个 B．2个 C．4个 D．8个 【答案】B 5．（24-25高一下·北京海淀·期末）一个 DNA 分子的双链都被15N标记，将其放在14N的环境中复制4次后，被15N标记的 DNA分子占全部 DNA 分子总数的（　　）A．1/24 B．1/16 C．1/8 D．1/4 【答案】C 习题巩固 6．（2024高一下·湖南娄底·学业考试）一个DNA分子经过两次复制，形成的DNA分子含有DNA单链数为（ ）A．2条 B．4条 C．8条 D．16条 【答案】C 7．（22-23高一下·黑龙江牡丹江·期末）一个DNA连续复制2次，最多能形成多少个DNA分子（ ）A．2个 B．4个 C．8个 D．16个 【答案】B 习题巩固 DNA 是复制 对 DNA 复制的推测 DNA 半保留复制的实验证据 科学家: 梅塞尔森和斯塔尔 大肠杆菌 实验材料: 假说演绎法 研究方法: 概念: 发生时间: 发生场所: DNA的 复制过程 DNA 的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 细胞分裂前的间期 条件: DNA复制的有关计算 实验技术: 同位素标记法、 密度梯度离心法 DNA的复制是以半保留的方式进行的。 实验结论: ③DNA病毒：活的宿主细胞内。 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)。 ②原料： ③酶： ④能量： ①模板： 亲代DNA的两条链(两条母链) 四种脱氧核苷酸（A、G、C、T) 解旋酶、 DNA聚合酶等 ATP 特点: ①半保留复制 ②边解旋边复制 ③双向复制 ④真核生物有多个复制起点 方向: 从子链的5' 端向 3' 端延伸 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。 结果: 形成了两个完全相同的DNA分子 课堂总结 35 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（ ） × × 课后习题 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 课后习题 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 课后习题 Lavf57.83.100 $