【公开课课件】3.3.DNA的复制课件2021-2022学年高一下学期生物人教版必修2

1、3.3 DNA3.3 DNA的复制的复制对对DNADNA复制的推测复制的推测1对对DNADNA复制的推测复制的推测11、提出问题：、提出问题： DNADNA以什么方式进行复制？以什么方式进行复制？果蝇果蝇DNADNA复制的电镜照片复制的电镜照片运用假说-演绎法对对DNADNA复制的推测复制的推测1沃森和克里克沃森和克里克 核酸的分子结构核酸的分子结构值得注意的是，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机制可能机制。对对DNADNA复制的推测复制的推测1DNA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，游离的脱氧核苷酸依据碱基

2、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，这种复制方式被称做半保留复制半保留复制。沃森和克里克沃森和克里克DNA结构对遗传的影响结构对遗传的影响对对DNADNA复制的推测复制的推测12、作出假设：、作出假设：1 1）提出者提出者：沃森、克里克：沃森、克里克半保留复制：半保留复制：指指DNADNA复制时，亲代复制时，亲代DNADNA双螺旋解开后，分别以两条单链双螺旋解开后，分别以两条单链分别分别作为复制的模板，合成子链，母链和子链共同组成一个新的作为复制的模板，合成子链，母链和子链共同组成一个新的DNADNA分子，则一个分子，

3、则一个DNADNA经过一次复制形成两个经过一次复制形成两个DNADNA分子，其中每个分子，其中每个DNADNA都保都保留了亲代留了亲代DNADNA分子中的一条链。分子中的一条链。2 2）不同观点不同观点全保留复制：全保留复制：就像文件复制一样，就像文件复制一样，DNADNA复制时，以复制时，以DNADNA双链为复制的模双链为复制的模板，即经过一次复制形成的两个板，即经过一次复制形成的两个DNADNA分子，其中一个是亲代分子，其中一个是亲代DNADNA，子代子代DNADNA的双链都是新合成的。的双链都是新合成的。对对DNADNA复制的推测复制的推测13、演绎推理：、演绎推理： 推理、探究推理、探

4、究两种复制模式下得到的子代两种复制模式下得到的子代DNA的可能的可能情况，情况，预测预测可能实验结果。可能实验结果。用用红笔红笔代表亲代代表亲代DNADNA母链，母链，蓝笔蓝笔（或黑笔）代表新合成的子链，（或黑笔）代表新合成的子链，画出一个画出一个DNADNA分子半保留或全保留复制一代，每一代的分子半保留或全保留复制一代，每一代的DNADNA链的链的组成情况。组成情况。对对DNADNA复制的推测复制的推测13、演绎推理演绎推理半保留复制全保留复制对对DNADNA复制的推测复制的推测14、设计实验、验证：、设计实验、验证：DNA 半保留复制半保留复制orDNA全保留复制全保留复制1）设计实验设计

5、实验问题问题1 1：如何区分亲代：如何区分亲代DNADNA分子的母链和新合成分子的母链和新合成DNADNA的子链？的子链？同位素标记法问题问题2 2：如果用同位素进行标记如果用同位素进行标记,用什么元素用什么元素? 可用C、H、O、N、P14N 15N对对DNADNA复制的推测复制的推测11）设计实验设计实验问题问题3:3:如果亲代如果亲代DNADNA是是1515N N的两条链，放在的两条链，放在1414N N的环境中进行培养，则的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代亲代、子一代、子二代DNADNA两条链分别含有哪种两条链分别含有哪种N N元素？元素？ 对对DNADNA复制的推测复制的推测1

6、15N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N14N15N14N15N15N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N14N14NDNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据21）设计实验设计实验问题问题4:4:要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，实验中，实验中，复制后的复制后的DNADNA分子混合在一起的，不易分离，怎么解决这个问题？分子混合在一起的，不易分离，怎么解决这个问题？15N15N15N14N14N14N密度梯度离心密度梯度离心重带重带中带中带轻带轻带大肠杆菌在含大肠杆菌在含151

7、5N N的培养液中生长若干代，的培养液中生长若干代，转移到含转移到含1414N N的培养液，的培养液，不同时刻收集大肠杆菌并提取不同时刻收集大肠杆菌并提取DNADNA，再将提取的，再将提取的DNADNA进行离心，进行离心，观察离心后试管中观察离心后试管中DNADNA的位置。的位置。1）设计实验设计实验2）演绎推理预期实验结果演绎推理预期实验结果半保半保留复留复制，制，预期预期实验实验结果结果全保全保留复留复制，制，预期预期实验实验结果结果亲代亲代亲代亲代第一代第一代第二代第二代第一代第一代第二代第二代2）实验验证实验验证大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代提取DNA并离心15N/15

8、N-DNA密度低高转移到含14NH4Cl的培养液细胞分裂一次提取DNA并离心15N/14N-DNA细胞再分裂一次提取DNA并离心15N/14N-DNA14N/14N-DNA实验结果与实验结果与半保留半保留复制复制预期实验结果预期实验结果一致一致5、得出结论：、得出结论： DNA DNA 的复制是以的复制是以 的方式进行的的方式进行的半保留半保留15N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N14N15N14N复制复制3 3次次复制复制2 2次次复制复制1 1次次15N15NDNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据2课堂检测DNA复制复制n次，次，含有母链的含有母链

9、的DNA分子有多少个？分子有多少个？DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据2课堂小结DNADNA的复制的复制提出问题作出假设演绎推理实验验证得出结论假说演绎法DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据21 1、DNADNA分子的半保留复制是指分子的半保留复制是指( )( )A.DNAA.DNA分子中的一条链进行复制，另一条链不复制分子中的一条链进行复制，另一条链不复制B.DNAB.DNA分子中的一半进行复制，另一半不复制分子中的一半进行复制，另一半不复制C.C.每一个子代每一个子代DNADNA分子均保留了其亲代分子均保留了其亲代DNADNA分子中的一条单链分子中的一条单

10、链D.DNAD.DNA分子复制后，一条仍为亲代分子复制后，一条仍为亲代DNADNA分子，另一条为子代分子，另一条为子代DNADNA分子分子牛刀小试牛刀小试C C牛刀小试牛刀小试2 2、将、将DNADNA双链都被双链都被1 15 5N N标记的大肠杆菌放在含有标记的大肠杆菌放在含有1414N N的的培养基中培养，使其分裂培养基中培养，使其分裂3 3次，下列叙述正确的是（次，下列叙述正确的是（ ）A.A.所有大肠杆菌都含有所有大肠杆菌都含有1 15 5N NB.B.含有含有1515N N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/21/2C.C.含有含有1515N N的大肠

11、杆菌占全部大肠杆菌的比例为的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/41/4D.D.含有含有1515N N的的DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子的比例为分子的比例为1/81/8C C3 3、把培养在含轻氮、把培养在含轻氮( (1414N)N)环境中的细菌，转移到含重氮环境中的细菌，转移到含重氮( (1515N)N)环境中环境中培养相当于复制一轮的时间，然后放回原环境中培养相当于连续复培养相当于复制一轮的时间，然后放回原环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，分析表明细菌制两轮的时间后，分析表明细菌DNADNA组成为组成为( )( )A.A.3/43/4轻氮型、轻氮型、1/41/4中间型中

12、间型 B. B.1/41/4轻氮型、轻氮型、3/43/4中间型中间型C.C.1/21/2中间型、中间型、1/21/2重氮型重氮型 D. D.1/21/2轻氮型、轻氮型、1/21/2中间型中间型牛刀小试牛刀小试A A资料一：科学家将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养液中，一段时间后，在资料一：科学家将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养液中，一段时间后，在细胞核中首先发现有标记的细胞核中首先发现有标记的DNADNA分子。分子。资料二：科学家科学家通过生化分析得知，细胞分裂间期细胞中脱氧核苷酸含量资料二：科学家科学家通过生化分析得知，细胞分裂间期细胞中脱氧核苷酸含量开始时很低，不久急剧增加，以后又逐

13、渐降低到初始水平随着脱氧核苷酸含量开始时很低，不久急剧增加，以后又逐渐降低到初始水平随着脱氧核苷酸含量的动态变化，的动态变化，DNADNA聚合酶的活性显著增加。聚合酶的活性显著增加。资料三：资料三：19561956年，美国生物化学家康贝格在试管中，将大肠杆菌中提取出的年，美国生物化学家康贝格在试管中，将大肠杆菌中提取出的解旋解旋酶、酶、DNADNA聚合酶聚合酶等酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。结果：等酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。结果：不能合成不能合成DNADNA分子。分子。康贝格在上述试管中加入了少量康贝格在上述试管中加入了少量DNADNA分子作为引子，

14、并加入分子作为引子，并加入ATPATP，培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中DNADNA的含量。结果：试管中的的含量。结果：试管中的DNADNA的含量增加。的含量增加。阅读系列三则资料，分析阅读系列三则资料，分析DNADNA复制的时间、场所、及条件。复制的时间、场所、及条件。 DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据2DNADNA复制的过程复制的过程3有丝分裂有丝分裂的间期和的间期和减数第一次分裂前减数第一次分裂前的间期的间期3 3、时间：、时间：2 2、场所、场所: :真核生物：真核生物：1 1、概念：、概念： 指以指以亲代亲代DN

15、ADNA的的两条链两条链为模板合成为模板合成子代子代DNADNA的过程。的过程。叶绿体、线粒体叶绿体、线粒体原核生物：原核生物：细胞核（主要）细胞核（主要）拟核、细胞质（质粒）拟核、细胞质（质粒）4 4、条件、条件: :1 1）模板：）模板：DNADNA的两条链的两条链2 2）原料：）原料：4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸3 3）能量：）能量：ATPATP4 4）酶：）酶：解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA复制的过程复制的过程31.解旋解旋解旋酶解旋酶 在在解旋酶解旋酶的作用下，双链螺旋的作用下，双链螺旋的的DNA打开氢键，解开成为两条单链，打开氢键，解开成为两条单链，每条单链

16、均作为模板合成新的每条单链均作为模板合成新的DNA。2.合成合成DNA聚合酶聚合酶 以以两条母链为模板两条母链为模板，4种脱氧核苷酸为原种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则料，按碱基互补配对原则合成为两条新的子链。合成为两条新的子链。母链母链(模板链模板链)子链子链(新合成的链新合成的链)四种脱四种脱氧核苷酸氧核苷酸3.复旋复旋一条母链和一条子链一条母链和一条子链盘绕成为一个新的盘绕成为一个新的DNA分子。分子。33535535DNADNA复制的过程复制的过程3DNADNA复制的过程复制的过程3解旋酶1）模板（母链）模板（母链DNA）5.条件：条件：2）能量（）能量（ATP）3）原料（）原料

17、（4种脱氧核苷酸）种脱氧核苷酸）4）酶）酶DNA聚合酶DNA连接酶DNADNA复制的过程复制的过程3+二条母链的碱基顺序是否相同？二条子链的碱基顺序是否相同？新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？不同，互补相同不同，互补6.结果:形成两个完全相同完全相同的DNA分子。DNADNA复制的过程复制的过程37. 复制中形成的化学键：_、_8特点 (1) _；(2) _复制。9准确复制的原因 (1)DNA分子独特的双_结构提供了精确的模板。 (2)通过_保证了复制的准确进行。10意义 将_从亲代传给子代，保持了_的连续性。边解旋边复制半保留碱基互补配对遗传信息遗传信息螺旋氢键磷酸二酯键亲代亲代DNA分子

18、分子复制复制1次次复制复制2次次复制复制3次次无论无论DNA复制多少次，复制多少次，含有母链的含有母链的DNA分子永远只有两个（两条链）分子永远只有两个（两条链）DNA复制中的有关计算DNADNA复制的过程复制的过程3【基础拓展】：DNA复制中的有关计算亲代DNA复制n代后，DNA分子数为 亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数为_含亲代母链的DNA分子数为完全含亲代母链的DNA分子数为_不含亲代母链的DNA分子数为_2n2个2n202n-1一个有m个碱基对的DNA分子，其中含有腺嘌呤脱氧核苷酸a个。 求：1）复制n次，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷酸？ 2）第第n次复制次复制，需要多少鸟嘌呤脱氧核苷

19、酸？解： 1） A=T=a G=C=(2m-2a)/2=m-a (2n-1)(m-a)2）2n-1(m-a)DNADNA复制的过程复制的过程3拓展：真核生物与原核生物DNA复制的区别真核生物真核生物 DNA DNA 的复制从的复制从多个起点多个起点开始开始进行，使得复制能在较短时间内完成。进行，使得复制能在较短时间内完成。原核生物原核生物 DNA DNA 的复制的复制只有一个复制起点。只有一个复制起点。DNADNA复制的过程复制的过程3练习与应用练习与应用一、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。 ( )练习与应用练习与应用2. DN