3.3 DNA的复制课件-2026-2027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，核心涵盖半保留复制方式、实验证据及复制过程。课堂导入以沃森和克里克的短文引发讨论，通过碱基互补配对原则猜想复制机制，再经假说-演绎法展开实验验证，构建连贯的知识脉络。 其亮点在于以假说-演绎法为主线，结合梅塞尔森和斯塔尔的同位素标记实验，通过演绎推理与实验结果对比培养科学思维。设置自主探究和当堂检测，强化探究实践能力，小结系统梳理知识点，助力学生构建知识网络，也为教师提供清晰教学框架。

第3节：DNA的复制 学习目标 1.通过我们对DNA半保留复制的实验的学习，我能够认同DNA的复制方式是半保留复制。 2.通过我们对课本内容的学习，我们能够知道DNA的复制过程。 课堂导入 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： 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？这反映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。 3 ——半保留复制 亲代DNA分子 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。 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 假说一： 有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说 过渡 指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 假说二： ——全保留复制 亲代DNA分子 DNA 复制是镶嵌型的复制，即在子代 DNA 两条链中，母链和子链片段镶嵌存在，也叫弥散复制。 假说三： ——分散复制 到底哪种假说正确呢?怎样证明？ 过渡 亲代DNA分子 科学的研究方法 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 完成实验 DNA的是如何复制的? 提出问题 作出假说 演绎推理 实验验证 得出结论 假说—演绎法 半保留复制 全保留复制 分散复制 证明DNA半保留复制的实验 思考•讨论 任务一 阅读课本P53及P54“证明DNA半保留复制的实验”思考如下问题,在课本上进行评批注。 2.美国生物学家？用了什么方法能在实验中直观区分母链和子链？ 3.该实验用什么元素做标记？为什么？ 1.通过实验区分DNA复制方式的三种假说,实验的关键是什么? 4.如何测定子代DNA带有同位素的情况? 5.该实验的具体流程是什么? 2.用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？ 同位素标记法。 3.该实验用什么元素做标记？为什么？ 1.通过实验区分DNA复制方式的三种假说,实验的关键是什么? 区分亲代和子代DNA 一、实验关键和方法 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，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。 4.如何测定子代DNA带有同位素的情况? 含15N的DNA比含14N的DNA密度大；利用密度梯度离心技术可以在试管中区分不同N元素的DNA分子 中带 14N/14N 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 3.实验过程 分裂一次 提取DNA 离心 15NH4CI 15N/ 15N-DNA 14NH4Cl 再分裂一次 繁殖若干代 上 中 下 上 中 下 提取DNA 离心 上 中 下 哪个位置？ 哪个位置？ 15NH4CI 提取DNA 离心 14NH4Cl 14NH4Cl 按DNA复制三种假说演绎推理,将预测结果画(涂黑)在以下试管： 第一代 第二代 亲代 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 (1)半保留复制 (2)全保留复制 (3)弥散复制 演绎推理 中带 轻带 重带 分裂一次 再分裂一次 亲 代 子一代 子二代 15N/14N 14N/14N 15N/14N 15N/15N DNA的复制是以半保留方式进行的 实验验证 得出结论 第一代只出现一条居中DNA条带，该结果排除了哪种复制方式 四、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) 四、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)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝_______条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝______条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝__________条。 2n＋1 2 (2n＋1－2) 四、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： (3)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 当堂检验 3.一个带有同位素15N标记的DNA分子，以含14N的脱氧核苷酸为原料，连续复制三次，在合成的DNA分子中，带有15N标记的DNA分子占（ ） A.12.5% B.25% C.50% D.100% B 4.某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，共消耗周围环境中的腺嘌呤脱氧核苷酸3 000个，则该DNA分子已经复制了几次（ ） A.四次 B.五次 C.六次 D.七次 A 04 DNA复制相关计算 注 意 (1)在进行DNA复制的计算时，注意DNA的代数与复制次数的关系：当第一个DNA分子为0代时，则复制次数和代数一致，当第一个DNA分子为1代时，复制次数比代数少1。 (2)子代DNA分子中，含14N的有2n个，n表示复制代数，只含14N的有(2n-2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。 (3)子代DNA分子的总链数为2n×2=2n+1条。含15N的链始终是2条，占总数比例为2/2n+1=1/2n。 当堂检测 一、基础知识 １.探究DNA复制方式的过程中用到的科学研究方法是？ 2.DNA半保留复制的实验证据中用到的实验方法是？设计该实验的科学家是？ 3.DNA的复制方式是？ 三、能力提升 4.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（ ）(画出半保留复制的过程图，分析每个选项，错误选项进行订正） 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 测 第二部分 DNA复制的过程 学习目标 1.通过我们对DNA半保留复制的实验的学习，我能够认同DNA的复制方式是半保留复制。 2.通过我们对课本内容的学习，我们能够知道DNA的复制过程。 1.DNA分子复制的概念是什么? 2.DNA分子复制的时间发生在什么时候？ 3.DNA分子复制的场所是？ 4.DNA分子复制过程怎么进行? 5.DNA分子复制过程需要哪些条件? 6.DNA分子复制的意义？ 任务一 阅读课本P55-56，思考如下问题，课本上找得到答案的在课本上勾画。 三、DNA复制的过程 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 随着染色体的复制而完成的 减数分裂前的间期 (1)DNA复制的概念： (2)发生时期： (3)场所： 真核生物 细胞质：线粒体、叶绿体 细胞核(主要) 原核生物 拟核 （质粒） 细胞质 病毒： 宿主细胞 DNA复制的概念、时期、场所 01 有丝分裂前的间期 有DNA的地方都可以复制 DNA聚合酶 解旋酶 复制分叉 子链 DNA模板链 DNA聚合酶 DNA模板链 子链 DNA DNA复制的过程 02 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 子链延伸方向5’-3’ 4种脱氧核苷酸 DNA两条母链 细胞中游离的4种脱氧核苷酸 ATP（主要由线粒体提供） 解旋酶，作用于氢键，使氢键打开 DNA聚合酶，将一个一个的脱氧核苷酸连接起来，催化磷酸二酯键的形成 DNA复制的条件 01 条件 模板 原料 能量 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 DNA复制的过程 02 视频：DNA复制的过程 2.2 DNA复制的意义 ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 ②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。 使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。 DNA能精确复制的原因 DNA进行高精确性的自我复制有何意义？ DNA复制的意义 02 资料： 人类生殖过程中，受精卵并不都能保证繁殖成功。有些胚胎在受精后几天内停止发育并死亡，通常是因为它们的染色体数量异常。现在，哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院的研究人员发现，这些错误大多是由于细胞分裂早期DNA复制中的自发错误造成的。 DNA复制的过程 任务 2．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复制的效率一般为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。 由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。 DNA复制与“冈崎片段” 前导链 后随链 a b c 总结提升 真核细胞染色体DNA的复制， 起点 是单起点还是多起点？ 方向 是单向还是双向？ 特点 有什么？ 半保留复制 半不连续复制 多起点 双向 边解旋边复制 *注 原核生物： 单起点双向复制 提高了DNA复制的效率。 一 DNA复制与“冈崎片段” 1、解旋的方向和复制的方向相同还是相反？ 2、前导链延伸的方向与复制方向相同还是相反？ 3、两子链的序列相同还是互补？ 自主探究 4、两子链的走向相同还是相反？ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 解旋方向→ ←解旋方向 1、解旋的方向和复制的方向相同还是相反？ 2、前导链延伸的方向与复制方向相同还是相反？ 3、两子链的序列相同还是互补？ 自主探究 4、两子链的走向相同还是相反？ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 解旋方向→ ←解旋方向 1、解旋的方向和复制的方向相同还是相反？ 2、前导链延伸的方向与复制方向相同还是相反？ 3、两子链的序列相同还是互补？ 互补 总结提升 自主探究 4、两子链的走向相同还是相反？ 相反 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 解旋方向→ 5、DNA链总是从5’端向3’端延伸的 ←解旋方向 前导链 后随链 前导链 后随链 04 DNA复制相关计算 3. 与细胞分裂相关计算：一个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中培养，进行2次有丝分裂，请画出子代染色体被标记的情况。 04 DNA复制相关计算 04 DNA复制相关计算 4. 与细胞分裂相关计算：一个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中培养，进行1次减数分裂，请画出子代染色体被标记的情况。 15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子 同源染色体分离 姐妹染色单体分离 分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。 DNA 是复制 对 DNA 复制的推测 课堂小结 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 37 $