3.3 DNA的复制 课件 高一下学期生物人教版（2019）必修2

温故而知新（拿出草稿纸，默写以下内容，收）1.DNA是由

条单链组成的，这两条链按

方式盘旋成

结构。2.DNA中的

和

交替连接，排列在

，构成基本

；碱基排列在

。3.两条链上的碱基通过

连接成

，并且碱基配对具有一定的规律：

（腺嘌呤）一定与

（胸腺嘧啶）配对，

（鸟嘌呤）一定与

（胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做

。两反向平行双螺旋脱氧核糖磷酸外侧骨架内侧氢键碱基对ATGC碱基互补配对原则（学案P22）6.在搭建DNA结构模型的实验中,若有4种碱基塑料片共20个,其中4个C、6个G、3个A、7个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个,脱氧核糖塑料片40个,磷酸塑料片100个,代表氢键的连接物若干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则(

)A.能搭建出20个脱氧核苷酸B.所搭建的DNA片段最长为7个碱基对C.能搭建出一个4碱基对的DNA片段D.能搭建410种不同的DNA结构模型C少量DNA↓足量DNA怎么为烈士寻找亲属？DNA的复制第3节DNA的复制第3章基因的本质本节聚焦怎样证明DNA是半保留复制的？DNA的复制过程是怎样的？DNA的半保留复制对遗传信息的稳定传递有什么意义?——DNA是如何复制的呢？

沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著作短文的结尾处写道：“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”。沃森、克里克一、对DNA复制的推测1、作出假说一、对DNA复制的推测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，游离的脱氧核苷酸依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，这种复制方式被称做半保留复制。沃森和克里克——半保留复制2、作出假说一、对DNA复制的推测2、作出假说就像文件复制一样，复制完成后亲代DNA被完整的保留下来，即经过一次复制形成的两个DNA分子，其中一个是亲代DNA，子代DNA的双链都是新合成的。不同观点：有的科学家——全保留复制。亲代DNA子代DNA假说1半保留复制假说2全保留复制1、这两种复制方式最关键的区别是？一、对DNA复制的推测同位素标记技术2、如何区分母链（亲代DNA）和子链（子代DNA）亲代DNA的两条链在子代DNA的分布——区分亲代与子代DNA亲代DNA子代DNA一、对DNA复制的推测假说1半保留复制假说2全保留复制假说3分散复制或弥散复制1、这三种复制方式最关键的区别是？同位素标记技术2、如何区分母链（亲代DNA）和子链（子代DNA）亲代DNA的两条链在子代DNA的分布——区分亲代与子代DNA大肠杆菌在培养液中分裂，DNA复制产生的子代DNA在子代大肠杆菌体内，都在同一培养液中，而检测的是溶液体系总体的放射性，那这两种培养液哪种可以检测到放射性吗？检测放射性可以区分两种复制方式吗？都能检测到放射性；不能区分。半保留复制

全保留复制能否检测出DNA一条链的放射性？一、对DNA复制的推测二、DNA半保留复制的实验证据(一)科学家：梅塞尔森和斯塔尔(二)实验材料：大肠杆菌(三)技术方法：1.同位素标记技术（分裂快，约20min分裂一次）C、H、O、N、P14N15N背景知识15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，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；利用离心技术可以在试管中区分含有不同氮元素的DNA；轻带中带重带14N/14N-DNA15N/14N-DNA15N/15N-DNA2.密度梯度离心

密度梯度模拟实验(1)差速离心法:根据颗粒大小和密度的不同存在的沉降速度差别,分级增加离心力,从试样中依次分离出不同组分的方法。(2)密度梯度离心法:在密度梯度介质中进行的依密度而分离的离心法。各组分会依密度分布在与其自身密度相同的液层中。(四)实验过程提取DNA离心转移到含14NH4Cl的培养液中提取DNA离心？提取DNA离心？细胞分裂一次第一代第二代(五)预期结果半保留复制第一代第二代亲代DNA让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代(实验设计)3、演绎推理(四)实验过程提取DNA离心转移到含14NH4Cl的培养液中提取DNA离心？提取DNA离心？细胞分裂一次第一代第二代(五)预期结果全保留复制让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代第一代第二代亲代DNA(实验设计)3、演绎推理(四)实验过程提取DNA离心转移到含14NH4Cl的培养液中提取DNA离心？提取DNA离心？细胞分裂一次第一代第二代(五)预期结果分散复制让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代亲代DNA第二代(实验设计)3、演绎推理第一代(六)进行实验15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA提取DNA离心15N/15N-DNA密度低高提取DNA离心提取DNA离心细胞分裂一次转移到含14NH4CI中让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代(七)得出结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。排除全保留复制4、实验验证，得出结论排除分散复制2.作出假说3.演绎推理4.实验验证

得出结论推测可能的复制方式。根据复制模式，预测实验结果。DNA是如何复制的?1.提出问题假说——演绎法进行实验、得出结论。【小结】（学案P66）(3)分散保留复制:以亲代为模板进行的部分复制,在复制过程中亲本DNA双链被切割成小片段,分散在新合成的两条DNA双链中。假如DNA复制的方式是分散保留复制,证明DNA复制方式的实验预期会怎样?第一代出现中带,第二代出现略微上移的中带。【例1】(2024·广东一模)梅塞尔森和斯塔尔发现DNA半保留复制的实验被称为“生物学中最漂亮的实验”。下列有关该实验的叙述,错误的是(

)A.DNA双螺旋结构的发现为该实验提供了理论基础B.放射性同位素检测技术为实验结果检测提供了技术手段C.密度梯度离心为DNA分子在试管分层提供了有效方法D.假说—演绎法为该实验的研究过程提供了科学的思维方法B（学案P66）【例2】在氮源为14N或15N的培养液上生长的大肠杆菌,其DNA分别为14N/

14N-DNA(相对分子质量为a)或15N

/15N-DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养液中,连续繁殖二代(Ⅰ和Ⅱ),用离心技术分离提取到的大肠杆菌的DNA,得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述,错误的是(

)A.Ⅰ代大肠杆菌DNA中一条链含14N,另一条链含15NB.Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA占全部DNA分子的C.预计Ⅲ代大肠杆菌DNA的平均相对分子质量为D.上述实验的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制B三、DNA复制的过程阅读P55—56的内容，思考并回答以下问题：（5min）1.DNA复制的概念？2.DNA复制的时期与场所？3.DNA复制的过程包括哪几个主要环节？4.DNA复制的结果？5.DNA复制过程有何特点？需要哪些条件？6.DNA准确复制的原因和意义？三、DNA复制的过程(一)概念(二)场所(三)时间是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程细胞分裂前的间期（真核生物）细胞核（主要）、线粒体、叶绿体有丝分裂前的间期减数分裂Ⅰ前的间期真核生物：原核生物：病毒：细胞质宿主细胞体内DNA复制过程视频(四)过程CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'1.解旋：在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（使氢键断裂）（ATP）2.合成子链：DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。（形成磷酸二酯键）CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT(四)过程ACGCAAGCTAGTCATTA5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'合成方向：子链的5'端→3'端3.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。(四)过程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'解旋酶酶5'3'3'5'DNA聚合酶5'3'前导链5'3'冈崎片段DNA连接酶DNA聚合酶的底物：脱氧核苷酸DNA连接酶的底物：DNA片段后随链前导链与后随链（滞后链）：互补配对拓展(五)过程分析能量（ATP)解旋酶解开母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对双螺旋结构催化形成磷酸二酯键断开氢键形成___个与亲代_________的DNA。两完全相同11.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。(1)若A中含有48502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，则理论上此DNA分子复制约需30s，而实际上只需约16s，根据A→C过程分析，这是因为_____________________。特点1：双向复制复制是双向进行的(五)DNA复制的特点1(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8h，而实际上只需要约2h，根据D→F过程分析，是因为________________________。DNA分子中有多个复制起点特点2：多起点复制（真核生物）(3)A→F均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是______________的。边解旋边复制特点3：边解旋边复制原核生物：单起点双向复制真核生物：多起点双向复制在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率DNA复制的起点和方向知识拓展（课本P56）[资料]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复制的速率一般为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。说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。课前三分钟：齐读P55DNA复制的过程1.概念：2.场所：3.时间：4.条件：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期。模板：原料：能量：酶：DNA的两条母链四种游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T）ATP解旋酶、DNA聚合酶等①DNA独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板边解旋边复制、半保留复制主要是细胞核解旋→合成子链→形成子代DNA②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，从而保持了遗传信息的连续性。以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程复制过程小结（练习册P65）5.复制过程：6.复制特点：7.准确复制原因：8.复制的生物学意义：DNA（其次还有线粒体、叶绿体、拟核）1、将单个的脱氧核苷酸连接成DNA分子主要的酶是（）A.DNA连接酶B.DNA酶C.DNA解旋酶D.DNA聚合酶2、1条染色单体含有1个双链的DNA分子，那么，四分体时期中的1条染色体含有（）A.4个双链的DNA分子B.2个双链的DNA分子C.2个单链的DNA分子D.1个双链的DNA分子DB3、下列有关DNA复制的叙述，错误的是(

)A、DNA复制可发生在真核细胞有丝分裂前的间期B、DNA复制时所需要的原料是脱氧核苷酸，且消耗ATPC、DNA复制时，以DNA的一条链作为模板先后合成两条子链D、DNA通过复制保持了亲代和子代细胞中遗传信息的连续性C练一练

下图是真核生物DNA复制的示意图,从图中你能归纳出哪些信息?（课本P56）（多个起点同时进行，但不是同时开始复制）多起点复制双向复制(六)特点1.边解旋边复制2.半保留复制真核生物DNA复制(六)特点3.多起点双向复制已知某DNA含48502个碱基对,而子链的延伸速度为105个碱基对/min,则此DNA复制约需要30S,而实际时间远小于30s,这是为什么呢？(七)DNA准确复制的原因三、DNA复制的过程研究表明，DNA的复制总能准确无误地进行，其复制过程中出错的概率仅为1/20000。①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；②碱基遵循互补配对原则，保证复制准确无误的进行。通过DNA的复制，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。(八)意义(一)DNA分子数1.子代DNA总数2.含15N的DNA数3.含14N的DNA数4.只含15N的DNA数5.只含14N的DNA数DNA复制的相关计算亲代DNA分子复制1次复制2次复制3次2n个222315N14N212个2n个0个(2n-2)个(二)DNA链数1.子代单链总数2.含15N的单链3.含14N的单链相关计算亲代DNA分子复制1次复制2次复制3次2n+1条222315N14N212条(2n+1-2)条(三)消耗某种碱基数(假设亲代DNA含有某种碱基的个数为m)相关计算亲代DNA分子复制1次复制2次复制3次222315N14N21m·(2n-1)个1.经过n次复制，总共消耗游离的该碱基数为2.第n次复制时，共消耗游离的该碱基数为m·2n-1个1.将15N标记的DNA分子放在14N的培养基上培养，经过3次复制，在所形成的子代DNA中，含15N的DNA占总数是（）A.1/16

B.1/8C.1/4D.1/2C2.一个双链DNA分子为第一代，经过3次自我复制，在第四代DNA分子中，共有（）条长链，有（）条第一代脱氧核苷酸的长链A．2B．4C．8D．16D

A

练一练3.具有1000个碱基对的某个DNA分子区段内有600个腺嘌呤,若连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（

）A.400B.600C.1200 D.1800C4.把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌，转移到含重氮(15N)环境中培养相当于复制一次的时间，然后放回原环境相当于连续复制两次的时间后，细菌DNA组成分析结果是(

)A.3/4轻氮型、1/4中间型B.1/4轻氮型、3/4中间型C.1/2中间型、1/2重氮型D.1/2轻氮型、1/2中间型A练一练以一个细胞中的所有DNA的两条链被标记为例1.有丝分裂中染色体标记情况分析