DNA的复制 高一下学期生物人教版必修2

1.DNA的元素组成为

；基本组成单位是

，根据

的不同可分为

种。2.DNA的双螺旋结构有哪些特点？脱氧核苷酸ATGTACC、H、O、N、P碱基4

①两条链

反向平行

双螺旋

②脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构

成基本骨架；③碱基通过氢键形成碱基对，排列在内侧，

遵循碱基互补配对原则（A与T、G与C）3.DNA分子的特性

？稳定性、多样性、特异性温故知新第3节：DNA的复制问题探讨碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？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？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。”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。科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。讨论inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.《核酸的分子结构》论文节选问题：DNA分子到底是以什么方式进行复制的？一、对DNA复制的推测沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说：(1)DNA复制时，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：一模一样，一新一旧指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。全保留复制指子代DNA每一条链都由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成。弥散复制指新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。半保留复制有人质疑提出特点：一新一旧特点：一全新，一全旧特点：新旧都有，随机组合一、对DNA复制的推测若为半/全保留复制:推理1个亲代DNA复制产生的子一代和子二代DNA的情况。全保留复制半保留复制子一代亲代子二代红色:母链蓝色:新合成的子链

指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。全保留复制指子代DNA每一条链都由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成。弥散复制指新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。半保留复制有人质疑提出特点：一新一旧特点：一全新，一全旧问题：到底哪种假说正确呢？特点：新旧都有，随机组合一、对DNA复制的推测思考：如果要你来设计实验，你认为关键思路是什么？关键思路：通过实验区分亲代与子代的DNA。即把复制出的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区别开，观察它在新DNA中出现的情况。DNA是肉眼看不见的，怎么区分？二、DNA半保留复制的实验证据阅读课本53-55页完成以下问题：1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什

么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？3、实验过程是怎样的？5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？6、实验结果是什么？可以得出什么结论？二、DNA半保留复制的实验证据阅读课本53-55页完成以下问题：1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什

么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？3、实验过程是怎样的？5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？6、实验结果是什么？可以得出什么结论？二、DNA半保留复制的实验证据二、DNA半保留复制的实验证据梅塞尔森斯塔尔1958年大肠杆菌（选材优点：繁殖快，20min繁殖一代）阅读课本53-55页完成以下问题：1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什

么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？3、实验过程是怎样的？5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？6、实验结果是什么？可以得出什么结论？二、DNA半保留复制的实验证据二、DNA半保留复制的实验证据梅塞尔森斯塔尔1958年大肠杆菌（选材优点：繁殖快，20min繁殖一代）同位素标记技术二、DNA半保留复制的实验证据14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(轻带)(中带)(重带)资料：15N和14N是N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，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同N元素的DNA。密度梯度离心技术阅读课本53-55页完成以下问题：1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什

么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？3、实验过程是怎样的？5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？6、实验结果是什么？可以得出什么结论？二、DNA半保留复制的实验证据二、DNA半保留复制的实验证据15NH4Cl14N/14N-DNA繁殖若干代15N/15N-DNA目的？得到的大肠杆菌的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阅读课本53-55页完成以下问题：1、谁为DNA半保留复制提供了实验证据？用了什么材料？4、如果DNA是半保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？2、如何通过实验区分亲代和子代的DNA，科学家采用了什

么技术？采用什么方法可以把不同的DNA分开？3、实验过程是怎样的？5、如果DNA是全保留复制，则亲代、子一代、子二代DNA分

子的标记情况如何？离心后将会出现几条带？6、实验结果是什么？可以得出什么结论？二、DNA半保留复制的实验证据二、DNA半保留复制的实验证据15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N15N/15N重带15N/14N14N/14N15N/14N轻带中带中带第二代第一代提取DNA离心提取DNA离心提取DNA离心含14N的培养液演绎推理

①半保留复制预期实验结果：亲代二、DNA半保留复制的实验证据第二代含14N的培养液第一代提取DNA离心提取DNA离心15N15NPF1F214N14N提取DNA离心重带轻带重带轻带重带15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N演绎推理

②全保留复制预期实验结果：亲代二、DNA半保留复制的实验证据演绎推理

③分散复制预期实验结果：第二代含14N的培养液第一代提取DNA离心提取DNA离心15N15NPF1F2提取DNA离心重带15N/15N中带15N/14N混合中带15N/14N混合亲代转移到含14NH4Cl培养液中（细胞分裂1次）细胞再分裂1次提取DNA离心轻带中带重带15NH4Cl培养液15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA提取DNA离心提取DNA离心【实验结果】【实验结论】二、DNA半保留复制的实验证据实验结果及结论

结论：证明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的复制是分散型复制二、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是以什么方式进行复制的？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复制的过程利用3min时间，阅读课本55～56页，思考下列问题。1.DNA复制的概念是什么？场所？时间？2.DNA复制过程怎么进行?3.DNA复制过程需要哪些条件?4.DNA复制过程有何特点?5.DNA复制有何生物学意义?三、DNA复制的过程指以

为模板合成

的过程。真核生物：

主要在

中，但在线粒体、叶绿体中也有DNA的复制；原核生物：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。

(

的间期、

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

。

在活的宿主细胞内在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。三、DNA复制的过程4、复制过程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4、复制过程②合成子链DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的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。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键注：氢键的形成不需酶和能量DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的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。三、DNA复制的过程4、复制过程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATP②合成子链DNA聚合酶形成磷酸二酯键子链的合成方向：由5'-端→3'-端三、DNA复制的过程4、复制过程②合成子链DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的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。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。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4、复制过程③重新螺旋每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'方向：子链5'→3'

双向复制三、DNA复制的过程复制过程与条件：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需要细胞提供能量需要解旋酶的作用结果：氢键断裂，双链打开合成子链模板：原料：酶：能量：原则：方向：解开的每一条母链游离四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等细胞提供ATP碱基互补配对原则子链合成从5′端到3′端重新螺旋每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构（断裂氢键）（形成磷酸二酯键）注：氢键的形成不需酶和能量三、DNA复制的过程5、结果复制结束后，1个DNA分子就形成2个完全相同的DNA分子。新复制出的两个子代DNA分子，通过细胞分裂分配到子细胞中。TCTTGCTCAGAACGAGAGAACGAGTCTTGCTCAGAACGAGTCTTGCTC+①2条母链碱基顺序是什么关系？②2条子链碱基顺序是什么关系？③新的2个DNA碱基顺序是什么关系？互补互补相同三、DNA复制的过程6、特点边解旋边复制半保留复制新合成的子链DNA聚合酶DNA聚合酶DNA解旋酶游离的脱氧核苷酸多起点双向复制三、DNA复制的过程7、DNA能够精确复制的原因（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。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三、DNA复制的过程8、意义DNA通过复制，将

从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的

。遗传信息连续性新合成的子链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【提升练习】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