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复制的推测、半保留复制实验证据、过程及相关计算，通过烈士寻亲DNA流程、果蝇复制电镜图、沃森和克里克科学史推测等问题探讨导入，搭建从现象到本质的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于以假说演绎法贯穿半保留复制实验探究，结合同位素标记与密度梯度离心实验（科学探究），强化结构与功能观（生命观念），通过实例解析复制计算易错点（科学思维）。学生能提升逻辑推理与实验分析能力，教师可依托系统资源高效落实核心素养教学。

人教版必修二 《遗传与进化》 第三章 基因的本质 第三节 DNA的复制 学习目标 科学思维 了解对DNA复制方式的早期推测，掌握DNA复制的过程和特点。 科学探究 通过假说演绎法探究DNA复制的方式，说出DNA半保留复制方式的实验证据。 生命观念 理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础，也是生命延续的基础，进一步形成结构与功能相适应的观念。 少量DNA ↓ 足量DNA 怎么为烈士 寻找亲属？ 问题探讨 果蝇DNA正在复制的电镜图片 1、发现问题： DNA是怎样复制的？ 图中的泡状结构为DNA复制泡 问题探讨 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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？ 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。 《核酸的分子结构》论文节选 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 6 沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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：这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？ 科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。 《核酸的分子结构》论文节选 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 7 沃森和克里克的假说 DNA分子进行半保留复制。 DNA分子复制时， 将解开，互补碱基的 断裂，以 为复制模板,游离的脱氧核苷酸依据 原则，通过形成氢键，结合到作为 的单链上。由于新形成的DNA分子中，都保留了 的一条链,所以称之为半保留复制。 DNA的双螺旋 氢键 解开的两条单链 碱基互补配对 模板 原来DNA分子 【重点突破一】对DNA复制的推测 【重点突破一】对DNA复制的推测 （1）半保留复制 （2）全保留复制 （3）分散复制 子代DNA都只有一条是新合成的。 提出问题 做出假说 DNA是如何复制的？ 如何验证这个假说呢？关键思路是？ 半保留复制示意图 亲代: 第一代: 全保留复制示意图 分散复制示意图 新合成的DNA分子，一全新，一全旧。 复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代复制品的每条链中。 最重要的区别：在子代DNA分子中，母链与新合成的子链的结合情况不同。 如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？ 把复制出的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区别开，观察它们在子代DNA中出现的情况。 如何在实验中直观区分母链和子链？ 同位素标记法。 半保留复制示意图 亲代: 第一代: 全保留复制示意图 分散复制示意图 【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据 利用离心技术可以在试管中区分含有不同质量N元素的DNA。 资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，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； 形成的不同密度的DNA分子应如何区分？ 实验方法：密度梯度离心 【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据 1 提出问题 2 作出假设 3 演绎推理 （1）半保留复制 亲代: 15N 15N 14N复制 14N复制 （2）全保留复制 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N复制 14N复制 第一代: 15N 14N 15N 14N 14N 14N 15N 14N 第二代: 15N 14N 14N 14N 14N 14N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据 （3）分散复制 15N 15N 14N复制 14N复制 15N 14N 15N 14N 12 科学家：梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl） 实验材料：大肠杆菌（繁殖快，20min一代） 实验方法：同位素标记技术、密度梯度离心 实验过程： 先用15NH4Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，使其DNA几乎都是15N标记。 将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中。 在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。 将提取的DNA进行离心，记录离心管中DNA的位置 实验验证 4 【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据 排除DNA的复制是全保留复制 排除DNA的复制是分散型复制 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 实验验证 实验结论：DNA的复制是半保留复制。 4 5 【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据 14 【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据 15 作出假说 演绎推理 实验验证 2.推测可能的复制方式 3.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 5.结论：DNA复制是半保留复制 1.DNA是如何复制的? 提出问题 半保留复制 全保留复制 分散复制 假说——演绎法 4.证明DNA半保留复制的实验 得出结论 小结 【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据 16 自主探究 阅读课本P55，回答下列问题： 1.DNA复制的概念。 2.DNA复制的时期。 3.DNA复制的结果。 4.DNA复制的特点。 5.DNA复制所需的条件。 6.DNA能准确复制的原因。 7.DNA复制的意义。 【重点突破三】DNA复制的过程 1、概念 2、时期 3、场所 4、过程 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 真核细胞：细胞核(主要场所)、线粒体、叶绿体 原核细胞：拟核(主要场所)、细胞质基质(质粒) 真核生物中，细胞分裂前的间期，随染色体的复制而完成。 【重点突破三】DNA复制的过程 DNA的复制过程 1.解旋 解旋酶 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。 2.合成子链 DNA聚合酶 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，按碱基互补配对原则各自合成与母链互补的一条子链。 母链(模板链) 子链(新合成的链) 四种脱 氧核苷酸 3.复旋 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 20 4、过程 解旋 能量： 酶： 模板： 原料： 原则： 酶： 方向： ATP 解旋酶 亲代DNA的两条链 游离的4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 DNA聚合酶 合成子链 断开氢键 将单个脱氧核苷酸连接成链，即形成磷酸二酯键 A-T、T-A、C-G、G-C 【重点突破三】DNA复制的过程 解旋酶 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 子链皆由5’向3’端进行延伸 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶 【重点突破三】DNA复制的过程 4、过程 解旋 能量： 酶： 模板： 原料： 酶： 原则： 方向： ATP 解旋酶 亲代DNA的两条链 游离的4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对原则 5’→3’(两条子链的合成方向相反) 合成子链 断开氢键 将单个脱氧核苷酸连接成链，即形成磷酸二酯键 A-T、T-A、C-G、G-C 复旋 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 【重点突破三】DNA复制的过程 5、条件 6、结果 7、特点 ①模板： ②原料： ③能量： ④酶： 形成两个完全相同的DNA分子 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶等 ①边解旋边复制 ②半保留复制 【重点突破三】DNA复制的过程 8、DNA准确复制的原因 9、意义 ①DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板 ②通过碱基互补配对保证了复制的准确进行 将_________从亲代传给子代,保持了_________的连续性。 遗传信息 遗传信息 【重点突破三】DNA复制的过程 10、真核细胞和原核细胞DNA复制的特点 真核细胞 原核细胞 ①多个复制起点 ②双向复制 ①一个复制起点 ②双向复制 【重点突破三】DNA复制的过程 复制起点 第1代 第2代 第3代 . . . . . . 第n代 亲代 A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T 连续第一次复制 连续第二次复制 连续第n次复制 【重点突破四】DNA复制的相关计算 DNA分子数 将1个15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基上培养3代，则 子代DNA分子总数____个； 含15N的DNA分子_____个； 含14N的DNA分子_____个； 只含15N的DNA分子_____个； 只含14N的DNA分子______个。 8 2 8 0 6 【重点突破四】DNA复制的相关计算 28 DNA分子数 将1个15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基上培养n代，则 子代DNA分子总数____个； 含15N的DNA分子_____个； 含14N的DNA分子_____个； 只含15N的DNA分子_____个； 只含14N的DNA分子______个。 2n 2 2n 0 2n - 2 . . . . . . 复制n次 【重点突破四】DNA复制的相关计算 29 脱氧核苷酸链数 将一个含15N标记的DNA分子的大肠杆菌转移到含14N的培养基上培养n代，则 子代DNA中脱氧核苷酸链________条； 15N标记的脱氧核苷酸链________条； 14N标记的脱氧核苷酸链________条。 2 2n+1 2n+1-2 . . . . . . 复制n次 【重点突破四】DNA复制的相关计算 30 消耗的某脱氧核苷酸数 将一个含15N标记的DNA分子的大肠杆菌转移到含14N的培养基上培养n代，若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则 经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为___________。 第n次复制时需要消耗 该脱氧核苷酸数为___________。 m·(2n－1) m·2n－1 “DNA复制了n次”PK“第n次复制” 碱基是“对”PK“个” “DNA分子数”PK“链数”， “含”PK“只含” 易错点拔 A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T A T G C C G A T 连续第一次复制 连续第二次复制 连续第n次复制 【重点突破四】DNA复制的相关计算 31 例1：如图为真核细胞内某DNA片段(15N标记)结构示意图，共有1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是（ ） A.该DNA片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个 B.该DNA片段的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)为3：2 C.解旋酶作用于①部位，DNA聚合酶用于催化②部位的化学键构成 D.将该DNA片段置于14N培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占3/4 B 【重点突破四】DNA复制的相关计算 例2：一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是（ ） A.该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个 B.第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 C.复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1：7 D.复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1 : 3 D 例3：有100个碱基对的某双链DNA分子片段，含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸个数以及n次复制共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸个数分别是（ ） A.40·2n-1，40·2n-1 B.40n-1，40n C.40·(2n-1)，40·2n-1 D.40·2n-1，40·(2n-1) D 【重点突破四】DNA复制的相关计算 1 DNA复制后，DNA分子存在位置与去向 (1)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，如图所示： (2)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。 【难点突破】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： 第一次有丝分裂形成的两个细胞中所 有的DNA分子都呈“杂合状态”， 即15N/14N－DNA； 第二次有丝分裂形成的子细胞有多种 可能性，可能子细胞的所有染色体都 含15N，也可能子细胞的所有染色体都不含15N。即子细胞含有15N的染色体为0～2n 条(体细胞染色体为2n条)。 规律总结:若只复制一次，产生的子染色体都带有标记，若复制两次，产生的子染色 体只有一半带有标记。 2 过程图解 【难点突破】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)： 规律总结：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。 【难点突破】染色体的标记情况 例：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.1 B.2 C.4 D.3 √ 根据DNA分子复制的过程可知，模板链是含15N的DNA链，原料是含14N的脱氧核苷酸，复制一次后，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此在减数分裂产生的四个精子中，每一个精子中的DNA组成都是一条链含15N，另一条链含14N，所以减数分裂形成的四个精子中所有的DNA均含有15N，C正确。 【难点突破】染色体的标记情况 一、概念检测 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 × × B 练习与应用 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 练习与应用 . 二、拓展应用 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6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响。 练习与应用 40 . 2.已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50-100bp/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，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 练习与应用 41 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $