生物DNA的复制第1课时课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

3.3DNA的复制(第一课时)（1）让恐龙复活的关键是什么？获得恐龙的DNA分子，让DNA进行复制。（2）DNA作为遗传物质，是如何进行复制的,怎样保证DNA准确复制？情境导入

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。”inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子结构》论文节选讨论1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？

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。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，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。课本P53问题探讨—教材P531、科学的研究方法（二）推测可能的复制方式（三）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（四）完成实验（一）DNA的是如何复制的?假说—演绎法提出问题作出假说演绎推理实验验证得出结论探究DNA的复制方式一、对DNA复制的推测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?inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子结构》论文节选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。”一、对DNA复制的推测半保留复制全保留复制分散复制这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？一、对DNA复制的推测1、沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：(1)DNA复制，DNA双螺旋

，互补的碱基之间的

断裂。(2)解开的两条单链分别作为复制的

，游离的脱氧核苷酸根据

.原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。(3)新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，

这种复制方式称作

。解开氢键模板碱基互补配对半保留复制特点：形成的分子一半是新的，一半是旧的一、对DNA复制的推测2.其他观点——全保留复制、分散复制全保留复制分散复制全保留复制模型图弥散复制模型图特点：一全新，一全旧特点：新旧都有，随机组合以两条母链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代DNA分子。亲代DNA双链被切成片段后合成，然后子、母双链聚集成“杂种链”。一、对DNA复制的推测1.提出问题：2.提出假说:DNA以什么方式复制？（1）半保留复制（2）全保留复制（3）分散复制亲代DNA双链被切成片段后合成子链，然后子、母双链聚集成“杂种链”。子代DNA的双链都是新合成的子代DNA中保留了亲代DNA分子中的一条链②.作出假设①.提出问题一、对DNA复制的推测问题1：左图的母链和子链如何区分？（1）半保留复制（2）全保留复制（3）分散复制问题2：现实中DNA有颜色吗？母链为红色，子链为蓝色没有，仅做题为了区分人为进行问题3：要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。问题4：DNA是肉眼看不可见的，如何做区分亲代和子代的DNA,又如何进行实验观察区分呢？二、DNA半保留复制的实验证据梅塞尔森斯塔尔1958年同位素标记技术资料：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。大肠杆菌（繁殖快，20min一代）问题5：为什么不用32P，14C等具有放射性的同位素标记呢？形成的不同密度的DNA分子应如何区分？同位素标记技术如何在实验中直观区分母链和子链？二、DNA半保留复制的实验证据14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(轻带)(中带)(重带)密度梯度离心技术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。形成的不同密度的DNA分子应如何区分？二、DNA半保留复制的实验证据15NH4Cl14N/14N-DNA繁殖若干代15N/15N-DNA目的？得到的大肠杆菌DNA几乎都是15N标记的同位素标记技术二、DNA半保留复制的实验证据15N/15N-DNA14NH4Cl再分裂一次分裂一次提取DNA离心提取DNA离心？？？哪个位置？？？哪个位置同位素标记技术密度梯度离心技术二、DNA半保留复制的实验证据合作探究：若将15N-DNA放在14N的环境中进行培养，则P、F1、F2的DNA分别含有哪种N元素？尝试画出1个DNA分子分别按照半保留复制、全保留复制的方式复制两次的图解模型。一、对DNA复制的推测1.提出问题：2.提出假说:DNA以什么方式复制？（1）半保留复制（2）全保留复制（3）分散复制亲代DNA双链被切成片段后合成子链，然后子、母双链聚集成“杂种链”。子代DNA的双链都是新合成的子代DNA中保留了亲代DNA分子中的一条链②.作出假设①.提出问题二、DNA半保留复制的实验证据（三）演绎推理

半保留复制亲代子一代子二代细胞再分裂一次转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提取DNA离心提取DNA离心提取DNA离心15N/15N-DNA15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA重带中带轻带中带15N15N15N14N14N15N15N14N15N14N14N14N14N14N大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代(1/2)(1/2)二、DNA半保留复制的实验证据（三）演绎推理

亲代子一代子二代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15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA14N/14N-DNA15N/15N-DNA重带轻带轻带重带重带15N15N14N14N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代(1/2)(1/2)(3/4)(1/4)全保留复制二、DNA半保留复制的实验证据（三）演绎推理

分散复制亲代细胞再分裂一次15N15N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离心子一代15N/15N-DNA1514N/1514N-DNA15N14N15N14N15N14N15N14N1514N/1514N-DNA子二代重带中带中带大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代二、DNA半保留复制的实验证据结论：DNA的复制是半保留复制排除DNA的复制是全保留复制排除DNA的复制是分散复制细胞再分裂一次转移到含14NH4Cl的培养液中分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心亲代子一代DNA复制一次子二代DNA复制一次15N/15N-DNA15N/

14N14N/15N14N/14N14N/14N15N/

14N14N/15N二、DNA半保留复制的实验证据提出问题作出假说演绎推理实验验证得出结论假说—演绎法推测可能的复制方式DNA是如何复制的？根据复制方式，预测实验结果实验结果与半保留复制的预期相符DNA分子复制的方式是半保留复制半保留复制全保留复制分散型复制三、DNA复制的过程三、DNA复制的过程指以

为模板合成

的过程。真核细胞：

主要在

中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；原核细胞：主要在

中，在质粒处也有DNA的复制。细胞分裂前的

，随着染色体的复制而完成。(

的间期、

的间期)亲代DNA子代DNA细胞核拟核1、概念：2、DNA复制场所3、发生时期（真核生物）间期有丝分裂前减数分裂前病毒：

。

在宿主细胞三、DNA复制的过程在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋问题1：是什么物质将DNA双螺旋打开？解旋酶问题2：为什么这种物质可将DNA双螺旋打开？解旋酶可断开氢键三、DNA复制的过程以游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键（2）合成子链注：氢键形成不需酶和能量三、DNA复制的过程在DNA聚合酶催化下单个的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATPDNA聚合酶形成磷酸二酯键（2）合成子链合成方向：子链的5'端→3'端三、DNA复制的过程问题3：子链的合成是以什么为模板问题4：子链的合成需要什么原料？问题5：子链的合成遵循哪一原则？

问题6：将单个脱氧核苷酸连接起来依靠哪一物质？问题7：DNA的两条链是完全打开后，才开始合成子链吗？

母链（亲代DNA的两条链）4种游离的脱氧核苷酸碱基互补配对原则DNA聚合酶边解旋边复制三、DNA复制的过程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。（3）合成子代DNA方向：子链5’到3’双向复制三、DNA复制的过程新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游离的脱氧核苷酸解旋合成子链重新螺旋细胞提供ATP需要解旋酶的作用结果：氢键断裂，双链打开解开的每一条母链四种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等碱基互补配对原则5′端至3′端每条新链和对应的模板链盘绕成双螺旋结构方向：原则：酶：原料：模板：4、过程与条件（断裂氢键）（形成磷酸二酯键）（形成磷酸二酯键）三、DNA复制的过程边解旋边复制

半保留复制（1）DNA分子独特的

结构，为复制提供了精确的模板；（2）

原则，保证了复制能够准确地进行。将

从亲代传给子代，从而保持遗传信息的

。5、复制特点7、DNA能够精确复制的原因9、复制的意义你认为DNA复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？会出错，可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。双螺旋碱基互补配对遗传信息连续性6、遵循的原则碱基互补配对原则8、复制的结果一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。三、DNA复制的过程1、DNA分子两条子链的合成方向都是5'→3'。2、加热可使DNA分子变性，双链打开；降温后DNA双链又会重新形成3、真核生物DNA多起点、双向复制，可明显缩短复制时间，提高效率原核生物DNA复制单起点双向复制多起点双向复制真核生物DNA复制复制泡拓展三、DNA复制的过程特点精确复制的原因意义

方向结果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（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。1个DNA分子形成2个完全相同的DNA分子从子链的5'端向3'端延伸DNA复制的过程三、DNA复制的过程1、如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中哪个部位？(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链碱基排列顺序相同？a和c，b和d的碱基排列顺序相同。解旋酶DNA聚合酶磷酸二酯键氢键四、DNA复制中的有关计算动动手：画出一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程

（标出每条链是15N还是14N）亲代第一代第二代第三代15N15N15N15N14N14N14N