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、半保留复制实验证据、复制过程、相关计算及与细胞分裂的关系。课堂导入通过“问题探讨”衔接碱基互补配对原则，引导学生提出假说并绘制示意图，搭建从DNA结构到复制机制的学习支架。 其亮点在于以假说-演绎法贯穿教学，通过梅塞尔森和斯塔尔的同位素标记与密度梯度离心实验，培养科学思维与探究实践能力。结合噬菌体复制计算、细胞分裂标记实例等分层练习，强化生命观念中的结构与功能观。学生能提升逻辑推理与知识应用能力，教师可借助清晰框架与互动设计提高教学效率。

第三章 基因的本质 第3节 DNA的复制 “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？ 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。 问题探讨 一、对DNA复制的推测 1.沃森和克里克提出DNA自我复制假说： DNA复制时，DNA双链螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的2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。 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。 半保留复制 提出假说 也有人提出 全保留复制假说：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 用红色表示亲代DNA的两条链，用黑色表示新合成的DNA链，请分别画出半保留复制和全保留复制的示意图。 对DNA复制的推测 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 1.全保留复制 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 2.半保留复制 到底哪种假说正确呢？ 1.半保留复制 二、对DNA复制的推测 2.全保留复制 3.分散复制 二、DNA半保留复制的实验证据 要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”，关键思路是什么？ 关键思路： 区分亲代和子代的DNA，标记亲代DNA链，然后观察他们在子代DNA中如何分布。 二、DNA半保留复制的实验证据 15N 和 14N是N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区分含有不同N元素的DNA。 低 高 密度 1958年,美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl） 同位素标记技术 运用技术： 大肠杆菌 实验材料: 密度梯度离心技术 利用离心技术可在试管中区分含不同N元素的DNA 密度 低 高 二、对DNA复制的实验证据 二、DNA半保留复制的实验证据 亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA 1.半保留复制 2.全保留复制 请在试管的相应位置涂上颜色，代表DNA所在的位置。 演绎推理 3.分散复制 结论： DNA的复制 是以半保留 方式进行的 提取DNA离心 提取DNA离心 提取DNA离心 亲代 子一代 DNA 复制一次 子二代 DNA 复制一次 15N/ 15N-DNA 15N/ 14N 14N/ 15N 14N/ 14N 14N/ 14N 15N/ 14N 14N/ 15N 二、对DNA复制的实验证据 实验验证 重带 中带 中带、轻带 转移到含14NH4Cl的培养液中分裂一次 细胞再分裂一次 DNA复制方式的探究历程： 二、DNA半保留复制的实验证据 提出问题 提出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 DNA是如何进行复制的？ 全保留、半保留 推测子代单链组成 梅塞尔森和斯塔尔实验 DNA为半保留复制 假说-演绎 及时巩固 如图为科学家设计的利用大肠杆菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是(　　) A．比较试管①、②的结果即可证明DNA复制为半保留复制 B．实验中采用了同位素标记技术的研究方法 C．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便 D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有DNA含15N 三、DNA复制的过程 1.DNA复制的概念是什么?什么时期？ 2.DNA复制过程怎么进行? 3.DNA复制过程需要哪些条件? 4.DNA复制过程有何特点? 5.DNA复制有何生物学意义? 任务： 阅读教材55-56页内容，讨论并回答以下问题： DNA复制的过程 细胞分裂前的间期（有丝、减数）,随着染色体的复制而完成。 2. 时间 3. 场所 （1）真核生物： 1.概念 指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 叶绿体、线粒体 （2）原核生物： 细胞核（主要） 拟核、细胞质（质粒） （3）病 毒： 宿主细胞内 三、DNA复制的过程 DNA聚合酶 解旋酶 子链 母链 DNA聚合酶 母链 子链 DNA 破坏氢键 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 ③氢键破坏，双链解开 形成磷酸二酯键 4种脱氧核苷酸 ①能量（ATP) ②解旋酶 ①模版： ②原料： ③原则： ④酶： 4.过程 DNA复制的过程 DNA两条母链 细胞中游离的4种脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶等 5.条件 模版： 原料： 能量： 酶： 6.子链延伸方向 5’→ 3’ 7、特点 边解旋边复制、 半保留复制 8、结果 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 9、准确复制的原因 （1）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。 （2）通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 10、意义 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。 真核细胞某生理过程如下图所示，下列叙述正确的是(　　) A．酶1是DNA聚合酶，酶2是解旋酶 B．a链与d链的碱基序列相同 C．该图表示遗传信息传递方向是DNA→DNA D．b、c链的合成方向都为3′→5′ 及时巩固 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复制的速率一般为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。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，可以从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 课后习题 真核生物：多起点双向复制 核心归纳 在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的， 这种复制方式提高了DNA复制的效率。 四、DNA复制的相关计算 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则： (1)DNA分子数： ①子代DNA (含14N)分子数是多少？ ②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数是多少？ ③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数是多少？ (2)脱氧核苷酸链数： ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是多少？ ②亲代脱氧核苷酸链数(15N)是多少？ ③新合成的脱氧核苷酸链数(14N)是多少？ DNA复制的相关计算 亲 代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 复制1次 复制2次 复制3次 将全部被15N标记的双链DNA分子（亲代）转移到含有14N的培养基上培养n代，则子n代中： (1)子代DNA分子总数？ (2)含15N的DNA分子数？ (3)含14N的DNA分子数？ (4)只含15N的DNA分子数？ (5)只含14N的DNA分子数？ 2n个 2个 2n个 0个 (2n－2)个 (7)若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则： ①经过连续n次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸数目为 个。 ②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸 个。 四、DNA复制有关计算 (6)亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数为 个。 2n-1 m·(2n－1) m·2n－1 (1)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。 (2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。 (3)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单链的DNA分子都只有两个。 (4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”， “含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。 特别提醒：“DNA复制”相关题目的4点“注意” 四、DNA复制有关计算 25 1、用32P标记某一个噬菌体的DNA分子,然后去侵染不被标记的大肠杆菌,释放出64个子代噬菌体,问:该噬菌体DNA复制的次数以及子代噬菌体中被标记的噬菌体占总数的比例 A. 6次, 1/64 B. 6次, 1/32 C. 8次, 1/64 D. 8次, 1/32 B 随堂练习 2、具有100个碱基对的一个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为 A. 30个 B. 60个 C. 180个 D. 240个 C 随堂练习 课后习题 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 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 课后习题 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。 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？ 课后习题 （一）有丝分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：分裂一次和连续分裂两次子细胞染色体标记情况分析。 五、真核生物中半保留复制与细胞分裂（有丝分裂、减数分裂）的关系 例1　1个不含15N的洋葱根尖分生区细胞在含15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期，然后转入不含15N标记的培养液中继续培养至第二个细胞周期的分裂中期，下图能正确表示该细胞分裂中期的是(只考虑其中一条染色体上的DNA分子) √ 例2　用32P标记了某玉米体细胞(正常体细胞含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，完成了两次细胞分裂。下列有关叙述错误的是 A.在第一次细胞分裂的中期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的 染色体数分别是20和20 B.在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中的染色体总数和被32P标记的 染色体数分别是40和40 C.在第一次分裂完成后，形成的两个子细胞中染色体上的DNA都是有一 条链含32P，另一条链不含32P D.在第二次分裂完成后，形成的四个子细胞中含32P的染色体数从0到20 都有可能 √ （二）、减数分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 由图可以看出，在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合”状态，即15N/14N－DNA，子细胞的所有染色体都含15N。 例3　假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为 A.0 B.2 C.4 D.8 √ 例4　将全部DNA分子双链经32P标记的某雄性动物的1个细胞(正常体细胞染色体数2n＝20)置于不含32P的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞。下列有关推断正确的是 A.若进行有丝分裂，第二次有丝分裂后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条 B.若进行减数分裂，减数第二次分裂后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条 C.若进行有丝分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为 D.若进行减数分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为1 例5.取小鼠睾丸中的一个精原细胞，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸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完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的是(　　) A.初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记 B.次级精母细胞中每条染色体都被标记 C.只有半数精细胞中有被标记的染色体 D.所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等 D 8.用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是(　　) A.0条 B.20条 C.大于0小于20条 D.以上都有可能 D $