DNA的复制高一下学期生物新人教版必修2

第3节DNA的复制第3章基因的本质一、导入新课

亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。为什么这样像？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。”《核酸的分子结构》论文节选

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？这反映科学研究具有什么特点?最早提出的DNA复制模型有三种:一、对DNA复制的推测1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的复制一次复制一次复制一次一、对DNA复制的推测关于DNA的复制方式，科学家提出了哪些假说？半保留复制全保留复制DNA分别通过这两种复制方式复制一次，所形成的子代DNA分子的组成有何不同？二、讲授新课（一）对DNA复制的推测1．全保留复制：以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。复制一次亲代DNA子代DNA二、讲授新课（一）对DNA复制的推测2．半保留复制：形成的DNA分子一半是新的，一半是旧的。复制一次亲代DNA子代DNA1.要在实验中直观地标识母链和子链，应采取怎样的方法？同位素标记法2.如果用同位素进行标记,可标记什么元素?3.如果亲代DNA是被15N作标记的，放在含14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？可标记C、H、O、N、P等元素（画一画：分别按照半保留复制、全保留复制的方式复制两次）一、对DNA复制的推测15N/15N-DNA(全部)15N/15N-DNA(全部)15N/14N-DNA(全部)15N/14N-DNA(1/2)14N/14N-DNA(1/2)15N/15N-DNA(1/2)14N/14N-DNA(1/2)15N/15N-DNA(1/4)14N/14N-DNA(3/4)半保留复制全保留复制亲代子一代子二代一、对DNA复制的推测二、DNA半保留复制的实验证据1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔设计实验实验材料：大肠杆菌实验方法：同位素标记法15N14N

证实了DNA的半保留复制二、DNA半保留复制的实验证据

15N和14N

N元素的两种稳定同位素，

含15N的DNA比含14N的DNA密度大。背景知识利用离心技术可在试管中区分含不同N元素的DNA。14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA轻链中链重链

利用离心技术可在试管中区分含不同N元素的DNA假如半保留复制是正确的，实验的预期会是怎样的？重DNA中DNA1/2轻DNA1/2中DNA半保留演绎推理二、讲授新课（二）对DNA复制方式的探究亲代子一代子二代如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？15N/14N-DNA（全部）15N/14N-DNA（1/2）

子一代：子二代：亲代：15N/15N-DNA（全部）14N/14N-DNA（1/2）

二、讲授新课验证假设15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA1/2轻DNA重DNA15N15N14N14N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N亲代DNADNA复制一次DNA复制两次全保留演绎推理1/2重DNA3/4轻DNA1/4重DNA假如全保留复制是正确的，实验的预期又会是怎样的？大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代提取DNA，离心转移至含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次细胞再分裂一次提取DNA，离心提取DNA，离心重带中带轻带重带中带轻带二、DNA半保留复制的实验证据DNA的复制方式——是半保留复制，不是全保留复制二、DNA半保留复制的实验证据二、讲授新课（二）对DNA复制方式的探究小结作出假设演绎推理验证假设假说演绎（1）DNA的复制是半保留复制（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象（3）通过实验进行验证得出结论三、DNA复制的过程1.DNA分子复制的概念?2.DNA分子复制过程什么时间在哪完成?3.DNA分子复制过程需要哪些条件?4.DNA分子复制过程有何特点?5.DNA分子复制有何生物学意义?1、场所：主要在细胞核，但在线粒体、叶绿体和原核生物的拟核中也发生。2、时间：细胞分裂前的间期（有丝分裂间期、减数第一次分裂分裂前的间期）三、DNA复制的过程三、DNA复制的过程双链间氢键断开，形成两条母链解旋配对连接以母链为模板，互补碱基的核苷酸配对相邻的核苷酸连接，子母链缠绕3、条件：能量：ATP（为DNA的复制提供能量）模板：2条DNA分子单链原料：游离的4种脱氧核苷酸酶：解旋酶、DNA聚合酶三、DNA复制的过程4、复制过程：①解旋（解旋酶）在ATP帮助下，解旋酶将DNA双螺旋的2条链解开②合成子链（DNA聚合酶）将4种脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，在DNA聚合酶的作用下合成与母链互补的1条子链③形成DNA新合成的子链不断延伸，与其对应的模板链绕成双螺旋结构复制方向子链合成方向子链合成方向5’3’三、DNA复制的过程5、特点：①边解旋边复制②半保留复制③多起点复制三、DNA复制的过程6、复制准确进行的原因：双螺旋结构：为DNA复制提供了精确的模板碱基互补配对原则：保证了复制的准确进行5'

3'5'

3'5'

3'三、DNA复制的过程7、意义：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（使亲子代保持连续性）。三、DNA复制的过程根据半保留复制和碱基互补配对原则与复制有关的碱基计算①一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？DNA分子数=2n脱氧核苷酸链数=2n+1母链数=子链数=22n+1﹣2解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第二次复制连续第n次复制解：②一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G（C、A、T）多少个？因为A=ma%，A=T、G=C，A+T=2ma%，DNA复制n代后子链数=2n+1﹣2DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤=[（2n+1﹣2）/2]m

（1/2﹣a%）

=m

（2n﹣1）（1/2﹣a%）解析：先求出亲代DNA中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数等于亲代DNA胞嘧啶（C）数，再求出DNA复制n代后子链数；最后求出DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数。解：所以G=C=m（1/2﹣a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代DNA胞嘧啶数=m

（1/2﹣a%）随堂检测：1、1个DNA分子经过4次复制，形成16个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（）

A.2个B.8个C.16个D.32个

2、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（）

A、分裂前期B.分裂中期

C.分裂后期D.分裂间期小结。（三）DNA复制过程以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。复制时期复制场所：复制过程解旋合成子链形成子DNA细胞核、线粒体、叶绿体有丝分裂间期减数第一次分裂前的间期（三）DNA复制过程复制条件复制特点：复制意义：遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性边解旋边复制、半保留复制模板：DNA的每一条链为模板原料：四种脱氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、DNA聚合酶等引物：RNA二、讲授新课（三）DNA复制过程①二条母链的碱基顺序是否相同？②二条子链的碱基顺序是否相同？③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“图解法”分析DNA复制过程中的相关计算亲代第一代第二代第n代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N…………2n“图解法”分析DNA复制过程中的相关计算子代DNA分子共有2n个1．将1个含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则含15N的DNA分子：2个只含15N的DNA分子：0个含14N的DNA分子：2n个只含14N的DNA分子：

（2n-2）个脱氧核苷酸链共有2n+1条含15N的脱氧核苷酸链：2条含14N的脱氧核苷酸链：（2n+1-2）条“图解法”分析DNA复制过程中的相关计算2．DNA复制过程中消耗脱氧核苷酸数（1）若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为：m（2n-1）。（2）第n次复制所需该种脱氧核苷酸数目为：m·2n-1。三、课堂反馈1．DNA的复制是在细胞的______分裂和______第一次分裂前的_____期进行的。复制是指以_____________为模板来合成____________的过程。复制特点是______________。复制过程必需以____________________为模板、_______________为原料、_______提供能量、_____的催化等条件，_________________________为DNA的复制提供精确的模板、并有_________________能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个_____________________________，新形成的DNA分子都是既含一条_____链、又含一条_______链，因此，称DNA的复制为“_________________”。有丝减数间亲代DNA分子子代DNA分子边解旋边复制亲代DNA分子一条链脱氧核苷酸ATP酶DNA分子双螺旋结构碱基互补配对结构完全相同的子代DNA分子母子半保留复制三、课堂反馈2．一个DNA分子经过3次复制后，保留有原来母链的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例