3.3DNA的复制高一生物课件（人教版2019必修2）

3.3DNA的复制怎样证明DNA是半保留复制的？DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义？DNA的复制过程是怎样的？本

节

聚

焦温故启新Q1：什么是遗传现象Q2:生物具有遗传现象的原因是什么亲子代性状上的相似性。生物通过生殖产生后代，才能表现出遗传现象。Q3:亲代在生殖过程中传递给子代什么物质或是结构，使子代表现出与亲代相似的性状呢Q4:为什么亲代将DNA传递给子代，能够使子代表现出与亲代相似的性状Q5:子代为什么能获得与亲代相同的DNADNA子代获得的DNA与亲代相似遗传的核心是：亲代DNA复制后传递给子代。思考：如何知道细胞增殖过程中DNA发生了自我复制资料1:1956年，美国科学家科恩伯格在试管中加入大肠杆菌提取液、合成DNA的原料——4种脱氧核苷酸(利用放射性同位素进行标记),再加入极微量的“模板DNA”,保温30min。结果发现有新的DNA分子产生，其证据是“放射性标记”已进入DNA。提纯新合成的DNA,测定其碱基组成，与加入的微量“模板DNA分子”完全相同。同时发现了催化DNA合成的DNA聚合酶。大肠杆菌提取液可以提供合成DNA所需的酶，大肠杆菌的DNA作为模板，结果是合成与其DNA相同的新DNA。活动1:请根据日常生活经验，描述“复制”的定义。思考：①2个DNA分子相同或者不同，体现在DNA结构的哪部分？

一、推理构建DNA复制概念复制是以原有样品为模板，制作出1份或者多份与原有样品相同的产品。P55DNA复制：以亲代DNA为模板，合成完全相同的子代DNA的过程。②据此推测DNA分子复制的关键步骤是？DNA复制的关键在于如何读取DNA分子碱基的排列顺序。③根据碱基对排列在内侧这一特点，请推测复制前DNA分子还需要发生什么变化？碱基对的数量和排列顺序。DNA分子双螺旋结构得先解旋。资料2:沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型之后，又提出DNA复制的假说。他们推测：在DNA复制时，氢键断裂，DNA双螺旋解开，解开的2条单链分别作为复制的模板合成子代链。新形成的2个DNA分子，各有1条链来自亲代DNA,另1条链是新合成的，这种复制的机制被称为半保留复制。思考：DNA分子是以何种方式合成的，从而达成“复制”的结果呢？5’3’5’3’双螺旋解开氢键断裂3’5’5’3’模板模板子链子链二.对DNA复制方式的推测5’3’5’3’5’3’3’5’3’5’5’3’半保留复制+5’3’5’3’全保留复制5’3’5’3’+5’3’5’3’都是新链如何证明哪种假说正确？1、从子代DNA两条链的来源区分：若子代DNA两条链____________________，为半保留复制若子代DNA两条链____________________，为全保留复制都是母链或都是子链一条母链一条子链2、如何区分母链和子链？同位素标记法三、证明DNA半保留复制的实验——假说-演绎法提出问题DNA以什么方式复制？作出假说半保留复制全保留复制演绎推理关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。同位素标记放射性同位素稳定同位素3H14C32P18O15N检测放射性检测密度或相对分子质量科学方法：同位素标记法(同位素示踪法)：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。标记DNA研究DNA复制方式。P二543H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。标记DNA，噬菌体的遗传物质标记H2O、CO2研究光合产物O2中氧原子的来源。P二45P一102P一103P一51密度梯度离心通过超离心机对某一介质（氯化铯等）

长时间加一个离心力，使其在离心管内从液面到底部出现一定的密度梯度。15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，15N的DNA比14N的DNA密度大。利用离心技术可在试管中分开不同氮元素的DNA。思考：如何标记？15N标记母链，14N标记子链（P54）①如果亲代的DNA两条链用15N标记，然后放在14N

的原料中复制，则亲代、子一代、子二代DNA分别怎样？②密度梯度离心的结果

亲代F1F2轻中重

亲代F1F2轻中重演绎推理子一代子二代亲代半保留复制子一代子二代亲代全保留复制材料：

。方法：

。过程：用

标记的NH4Cl培养大肠杆菌多代，获得

的DNA，移到

的培养基中培养，在

收集大肠杆菌并提取DNA进行

，记录离心后试管中DNA的

。结果：离心后共出现

条DNA带。结论：DNA的复制方式

是

。大肠杆菌（繁殖快，20min一代）同位素标记法密度梯度离心法15N15N/15N14N不同时刻离心位置三半保留复制验证假说1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔小

结提出问题作出假设得出结论演绎推理实验验证证明DNA半保留复制的实验克里克和沃森提出DNA以半保留方式进行复制（全保留、半保留）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DNA以半保留方式进行复制证明DNA半保留复制的实验（梅塞尔森和斯塔尔）假说演绎法资料3:赫伯特·泰勒利用蚕豆(2N=12)根尖细胞作为实验材料，用放射性同位素H标记细胞染色体DNA(标记双链),然后让细胞在不含3H的培养液中进行有丝分裂，经放射自显影显示实验结果，观察染色体被标记的情况。

请根据自己的论点以图示方式预测实验结果：画出有丝分裂过程中第1次有丝分裂中期和第2次有丝分裂中期每条染色体的2条姐妹单体被标记的情况。思考：真核生物的DNA复制是否也是半保留复制3H有放射性1H无放射性说明染色体第一次复制：每条染色体都带放射性，但只有一条姐妹染色体有放射性。第二次复制半保留复制复制复制复制着丝粒分裂着丝粒分裂第一次复制：每条染色体、姐妹染色体都带放射性第二次复制：每条染色体都带放射性，但只有一条姐妹染色体有放射性。细胞分裂后期，着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开，每条子染色体移向细胞的哪一极具有“随机性”。

实验结果与半保留复制预期的情况完全符合，证明了真核细胞的DNA复制也符合半保留复制。四、DNA复制的过程1.概念：以

为模板合成

的过程。

2.时间：

。

3.场所：①真核生物：

（主要）

和

。②原核生物：

（主要），质粒（细胞质）。③DNA病毒：

。亲代DNA子代DNA细胞分裂前的间期细胞核线粒体叶绿体拟核活的宿主细胞内提取信息：请同学们自主阅读教材P55-56，思考回答下列问题。

4.简述DNA复制过程怎么进行5.DNA复制过程需要哪些条件6.DNA复制过程有何特点7.DNA为什么可以精确复制？8.精确复制有何生物学意义？⑴解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。断开氢键CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶课本P55最后1段

解旋：细胞内:解旋酶使氢键断裂

体

外：高

温使氢键断裂4.DNA复制过程⑵以母链为模板进行碱基配对：

形成氢键CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT

游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。4.DNA复制过程课本P55最后1段⑶合成子链：

形成磷酸二酯键CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。DNA聚合酶：只能从5

→3

方向聚合DNA子链。母链延伸方向：3’端→5’端

子链延伸方向：5’端→3’端

DNA聚合酶作用：将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链

4.DNA复制过程课本P55最后1段⑷形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。重新螺旋CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'4.DNA复制过程课本P55最后1段拓展资料：为什么DNA的复制需要RNA引物？ATCGCGATAGCGTAGCTGCGACCTAGC5’3’TAGCGCTATCGCATCGACGCTGGATCG3’5’GGAUCG5’AUCGCG5’RNA引物ⅠRNA引物ⅡTAGCGCTATCGCATCGACGCT3’ATAGCGTAGCTGCGACCTAGC3’DNA聚合酶特点：不能从头合成DNA，而只能延伸3’-端DNA链。

因此，DNA复制需要引物，为DNA聚合酶提供3’。DNA的合成方向：总是从子链的5‘端向3’端延伸。5.DNA复制过程需要的条件：(2)原料：四种脱氧核苷酸（A、G、C、T)

(3)酶：解旋酶、DNA聚合酶等(4)能量：ATP(物质)(1)模板：亲代DNA的两条链(两条母链)6.DNA复制过程的特点：①边解旋边复制

(从过程上看)②半保留复制

(从结果上看)DNA聚合酶a和c，b和d的碱基排列顺序相同。DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。复制过程严格遵循碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。a和b，c和d的碱基排列顺序互补。7.DNA可以精确复制的原因？1）图1中的酶1和酶2分别是什么酶？2）图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？哪些链的碱基排列顺序是互补的？解旋酶微视频：DNA分子的半保留复制过程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复制的效率一般为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。由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。拓展应用

教材P56变式：下面是DNA复制的有关图示。A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→F表示哺乳动物的DNA复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。原核生物：单起点双向复制真核生物：多起点双向复制

具有互补碱基序列的DNA单链，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的杂合双链区。不能互补的区域则会形成环。

常作为鉴定不同物种间亲缘关系远近的证据。杂合双链区的比例越大，则亲缘关系越近。DNA分子杂交技术教材P62科学.技术.社会分析甲乙丙三种生物的亲缘关系3.如图为DNA分子的复制过程，据图分析回答下列问题：①图示中的解旋酶和DNA聚合酶各自的作用是_____________________________________________

。②蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？说明理由：__________________________________________________________________________________________________________________________。前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，也没有各种细胞器，不能进行DNA分子的复制五、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。

⑦脱氧核苷酸链总数

，

⑧含15N的链为_____________，

含14N的链为_____________。2n22n0(2n－2)2n+122n+1-2五、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：计算1：某DNA分子共有C100个，则此DNA分子复制3次需胞嘧啶脱氧核苷酸个？2.某DNA分子含腺嘌呤100个，占碱基总数的20%，若其复制2次，则需胞嘧啶多少个？700450复制过程碱基数计算已知某DNA分子碱基数为a，T有m个，其连续复制n次，则需游离胸腺嘧啶脱氧核苷酸__________个;游离的胞嘧啶脱氧核苷酸________________个(2n-1)·m(2n-1)·(a/2–m)一、概念检测

课本p561.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。（

）