3.3+DNA的复制+课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第3节DNA的复制

少量DNA↓足量DNA怎么为烈士寻找亲属？DNA的复制科学家们了解到了：DNA是4种脱氧核苷酸为单位链接的长链威尔金斯富兰克林利用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱。沃森、克里克基于资料理论，进行研究并最终提出：DNA双螺旋结构DNA的复制?前情回顾：名人榜查哥夫发现DNA中碱基，A与T的数量相等，C与G的数量相等。P53问题探讨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”

《核酸的分子结构》论文节选1.复制机制可能是怎样的？2.为什么用“可能”？反映科学研究的什么特点？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。①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。②严谨性。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P53：半保留复制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，游离的脱氧核苷酸根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。内容

新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。结果一、对DNA复制的推测2.科学家们产生不同观点：半保留复制分

散复制全保留复制分散复制：指镶嵌型的复制，即在子代DNA两条链中，母链和子链片段镶嵌存在，也叫弥散复制。全保留复制：指DNA复制以DNAD双链为模版，子代DNA的双链都是新合成的。二、半保留复制的实验证据设计实验验证假设：半保留复制/全保留复制/分散复制问题2：如果用同位素进行标记,可标记什么元素?

1）如何设计实验？同位素标记技术（科学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料）可标记C、H、O、N、P等元素

15N14N

（N元素稳定、易于标记、操作简单）学习探索：阅读教材P53-54并回答问题问题1：如何区分亲代DNA分子的母链和新合成DNA的子链P54背景知识14N和15N是N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_____，意味着更重。因此，利用

技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。大二、半保留复制的实验证据二、半保留复制的实验证据CsCl溶液超速离心时,会在离心管中形成一个连续的密度梯度,溶液密度在底部最高,顶部最低。如果DNA分子溶解其中,DNA就会悬浮在与__________的部位。然后用紫外光照射后，管中就会显示出不同密度的DNA条带。问题3：如何检测带有不同标记的DNA？

重带中带轻带密度低密度高等密度密度梯度离心法

离心科学家先用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时大肠杆菌的DNA几乎都是_____标记的。15N15N/15N-DNA提取DNA

离心转移到含14NH4Cl的培养液中第一代提取DNA

离心第二代提取DNA

离心

按照DNA复制的三种假说，则亲代、子一代、子二代的两条链分别含有哪种N元素？并预测离心后试管中DNA的位置。

学习探索：思考并预测DNA的位置二、半保留复制的实验证据预期实验结果：第一代半保留复制全保留复制分散复制15N+14N15N+14N15N+15N14N+14N单链组合预期离心结果（15N+14N）2（15N+14N）2+中带中带重带+轻带（15N+14N）2（15N+14N）2+预期实验结果：第二代14N单链15N单链半保留复制分散复制15N+14N14N+14N14N+14N15N+14N单链组合预期离心结果中带和轻带轻中带之间（15N+3×14N）4+（15N+3×14N）4（15N+3×14N）4+（15N+3×14N）4全保留复制15N+15N14N+14N14N+14N14N+14N重带和轻带若DNA复制的方式是分散复制，则第一代和第二代分别出现几条带，位置如何？第一代和第二代都只有1条带，第一代的条带位置居中，第二代的条带比第一代偏上。15N/15N-DNA提取DNA

离心第二代提取DNA

离心第一代提取DNA

离心科学家先用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时大肠杆菌的DNA几乎都是_____标记的。15N转移到含14NH4Cl的培养液中二、半保留复制的实验证据P55实验结果证明：大肠杆菌DNA的复制是以

的方式进行的。重带中带1/2轻带1/2中带PF1F2半保留

图1图2下列有关叙述正确的是()

D（大本练习册P54·2）提出假说演绎推理实验验证2、推测可能的复制方式3、推理不同复制方式下得到子代DNA的可能情况，预测实验结果结论：DNA复制是半保留复制1、DNA的是如何复制的?发现问题半保留复制全保留复制分散复制假说—演绎法DNA复制方式的探究历程4、证明DNA半保留复制的实验（密度梯度离心）三、DNA复制的过程带着问题阅读教材：1.DNA复制的概念?2.DNA复制的时间、场所、条件？3.（重点）DNA复制的过程?学习探索：阅读教材55-56页，并理解DNA复制的过程以

为模板合成

的过程。DNA复制时期：★DNA复制的过程?DNA复制概念：在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。亲代DNA子代DNADNA复制场所：主要发生在细胞核，少部分发生在线粒体和叶绿体中DNA复制的过程5过程三、DNA复制的过程(P55)

将DNA双螺旋的双链解开1.解旋2.合成子链

酶以解开的

为模板，以

为原料，按照

原则合成与母链互补的子链3.形成DNA子母链盘绕成

结构解旋酶每一条母链DNA聚合碱基互补配对游离的4种脱氧核苷酸（作用：破坏碱基间的氢键）双螺旋（作用：形成新的磷酸二酯键）①边解旋边复制

(从过程上看)②半保留复制

(从结果上看)①模板：

②原料：

③能量④酶：

⑤方向：亲代DNA的两条链4种游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP形成两个完全相同的DNA分子条件结果DNA复制的过程特点从子链的5'端向3'端延伸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。多个复制起点，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。半保留复制②

边解旋边复制③

多起点复制（真核生物）请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因是什么？说明什么？特点P56二、拓展应用2DNA复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制(2)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。4.女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36mm，DNA复制速度约为4μm/min，但复制过程仅需40min左右即可完成。这是因为DNA分子A.边解旋边复制B.复制起点多，分段进行复制C.以半保留方式复制D.一个复制点双向复制，使子链迅速延伸解析

由题意可知，长为36mm的DNA分子进行复制，如果只从一个位点开始，需要的时间是36000/4＝9000(min)，而实际仅需40min就可完成，由此可推测该DNA分子复制时有多个起点，即多个起点同时分段进行复制，B正确。√(1)DNA分子独特的

提供了精确的模板。(2)通过

保证了复制的准确进行。意义准确复制的原因将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的

。DNA复制的过程双螺旋结构碱基互补配对连续性解旋场所时间条件模板原料能量酶碱基互补配对特点方向亲代DNA的两条链4种游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP细胞分裂前的间期A-T、G-C边解旋边复制、半保留复制、多起点复制从子链的5'端向3'端延伸小

结P56拓展应用1、虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生1个错误。请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？可能有31.6×2×108÷109≈6个碱基发生错误，产生的影响可能很大，也可能没有影响。思考：DNA复制一定会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？会出错（频率较低），可能导致基因突变，引起生物体性状的改变。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。（

）（2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成。

（

）××2.DNA的复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）A.复制均在细胞核内进行

B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性C.1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子D.游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链B叶绿体、线粒体、原核生物和DNA病毒无细胞核2个DNA聚合酶DNA的复制发生在间期当堂巩固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，哪些链的碱基排列顺序是相同的？（母链：b、c;

子链：a、d）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1.下图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是()

A．酶①和酶②均作用于氢键D

B．该过程的模板链是a、d链

C．该过程中的c、d链结构相同

D．DNA的复制是半保留复制习题巩固图中酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A项错误；该过程中a、b链为模板链，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，B、C项错误；DNA的复制是半保留复制，D项正确。解析：D[评价活动]1．DNA复制时会发生碱基错配，细胞内的错配修复系统可以识别出正确的模板链，切除掉不正确的部分。图为DNA复制示意图，错配修复系统“识别”和“切除”的分别是(

)A．Ⅰ

②

B．Ⅱ

①C．Ⅲ

②

D．Ⅳ

①√（大本练习册P54·1）3．下图为真核细胞DNA复制过程示意图。据图分析，下列相关叙述错误的是(

)A．由图可知，DNA的复制方式是半保留复制B．解旋酶能使DNA双链解开，且需要消耗ATPC．从图中可以看出合成2条子链的方向都是从5′端到3′端D．DNA聚合酶的作用位点为2条脱氧核苷酸链之间的氢键√（大本练习册P54·3）DNA复制相关计算（大本练习册P55“任务升华”）亲代1代2代3代n代(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。2n202n－22n取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代1DNA分子数无论DNA复制多少次，含有15N-DNA分子永远只有

个两

2482n3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（

）A.所有的大肠杆菌都含有15N

B.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2

C.含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4

D.含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8C一、概念检测

课本p56亲代1代2代3代n代(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝

条。②亲代脱氧核苷酸链数＝

条。③新合成的脱氧核苷酸链数＝

条。22n×2=2n+12n+1－2针对训练：有15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制3次，则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____，只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____，含15N的链占全部DNA分子单链的比例是______。1/42/16=1/82脱氧核苷酸链数DNA复制相关计算取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代3/42．将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间，然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14N的普通培养基中培养，使其繁殖2代形成4个新个体，则它们的DNA中含14N的单链与含15N的单链的比是(

)A．3∶1 B．2∶1C．1∶1 D．7∶1√（大本练习册P55·2）（2）第1次复制需要

个该游离的脱氧核苷酸第2次复制需要

个该游离的脱氧核苷酸第n次复制需要

个该游离的脱氧核苷酸取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个。3消耗的脱氧核苷酸数DNA复制相关计算（1）复制1次需

个该游离的脱氧核苷酸复制2次需

个该游离的脱氧核苷酸复制n次需要

个该游离的脱氧核苷酸m3mm(2n－1)m2mm·2n－1DNA复制相关计算第一注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。第二第三注意碱基的单位是“对”还是“个”。在DNA复制过程中，无