DNA的复制高一下学期生物人教版必修2

人教版必修二《遗传与进化》第三章基因的本质第三节DNA的复制学习目标科学思维了解对DNA复制方式的早期推测，掌握DNA复制的过程和特点。科学探究通过假说演绎法探究DNA复制的方式，说出DNA半保留复制方式的实验证据。生命观念理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础，也是生命延续的基础，进一步形成结构与功能相适应的观念。少量DNA↓足量DNA怎么为烈士寻找亲属？问题探讨果蝇DNA正在复制的电镜图片1、发现问题：DNA是怎样复制的？图中的泡状结构为DNA复制泡问题探讨

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。”讨论：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。《核酸的分子结构》论文节选inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.问题探讨

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。”讨论：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。《核酸的分子结构》论文节选inthefollowingcommunications.Wewerenotawareofthedetailsoftheresultspresentedtherewhenwedevisedourstructure,whichrestsmainlythoughnotentirelyonpublishedexperimentaldataandstereo-chemicalarguments.

Ithasnotescapedournoticethatthespecificpairingwehavepostulatedimmediatelysuggestsapossiblecopyingmechanismforthegengticmaterial.Fulldetailsofthestructure,includingthecon-ditionsassumedinbuildingit,togetherwithasetofco-ordinatesfortheatoms,willbepublishedelsewhere.问题探讨沃森和克里克的假说DNA分子进行半保留复制。DNA分子复制时，

将解开，互补碱基的

断裂，以

为复制模板,游离的脱氧核苷酸依据

原则，通过形成氢键，结合到作为

的单链上。由于新形成的DNA分子中，都保留了

的一条链,所以称之为半保留复制。DNA的双螺旋氢键解开的两条单链碱基互补配对模板原来DNA分子【重点突破一】对DNA复制的推测【重点突破一】对DNA复制的推测（1）半保留复制（2）全保留复制（3）分散复制子代DNA都只有一条是新合成的。提出问题做出假说DNA是如何复制的？如何验证这个假说呢？关键思路是？半保留复制示意图亲代:第一代:全保留复制示意图分散复制示意图新合成的DNA分子，一全新，一全旧。复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代复制品的每条链中。最重要的区别：在子代DNA分子中，母链与新合成的子链的结合情况不同。如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？把复制出的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区别开，观察它们在子代DNA中出现的情况。如何在实验中直观区分母链和子链？同位素标记法。半保留复制示意图亲代:第一代:全保留复制示意图分散复制示意图【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据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。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；形成的不同密度的DNA分子应如何区分？实验方法：密度梯度离心【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据1提出问题2作出假设3演绎推理（1）半保留复制亲代:15N15N14N复制14N复制（2）全保留复制15N15N15N15N14N14N14N复制14N复制第一代:15N14N15N14N14N14N15N14N第二代:15N14N14N14N14N14N15N15N14N14N14N14N【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据（3）分散复制15N15N14N复制14N复制15N14N15N14N科学家：梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）实验材料：大肠杆菌（繁殖快，20min一代）实验方法：同位素标记技术、密度梯度离心实验过程：先用15NH4Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，使其DNA几乎都是15N标记。将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。将提取的DNA进行离心，记录离心管中DNA的位置实验验证4【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据排除DNA的复制是全保留复制排除DNA的复制是分散型复制细胞再

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离心实验验证实验结论：DNA的复制是半保留复制。45【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据作出假说演绎推理实验验证2.推测可能的复制方式3.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5.结论：DNA复制是半保留复制1.DNA是如何复制的?提出问题半保留复制全保留复制分散复制假说——演绎法4.证明DNA半保留复制的实验得出结论小结【重点突破二】DNA半保留复制的实验证据自主探究阅读课本P55，回答下列问题：1.DNA复制的概念。2.DNA复制的时期。3.DNA复制的结果。4.DNA复制的特点。5.DNA复制所需的条件。6.DNA能准确复制的原因。7.DNA复制的意义。【重点突破三】DNA复制的过程1、概念2、时期3、场所4、过程以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程真核细胞：细胞核(主要场所)、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核(主要场所)、细胞质基质(质粒)真核生物中，细胞分裂前的间期，随染色体的复制而完成。【重点突破三】DNA复制的过程DNA的复制过程1.解旋解旋酶

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。2.合成子链DNA聚合酶

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，按碱基互补配对原则各自合成与母链互补的一条子链。母链(模板链)子链(新合成的链)四种脱氧核苷酸3.复旋每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。3’3’5’3’5’5’3’5’4、过程解旋能量：酶：模板：原料：原则：酶：方向：ATP解旋酶

亲代DNA的两条链

游离的4种脱氧核苷酸

碱基互补配对原则DNA聚合酶

合成子链断开氢键将单个脱氧核苷酸连接成链，即形成磷酸二酯键A-T、T-A、C-G、G-C【重点突破三】DNA复制的过程解旋酶5’3’3’5’5’3’5’3’子链皆由5’向3’端进行延伸DNA聚合酶DNA聚合酶【重点突破三】DNA复制的过程4、过程解旋能量：酶：模板：原料：酶：原则：方向：ATP解旋酶

亲代DNA的两条链

游离的4种脱氧核苷酸

DNA聚合酶

碱基互补配对原则5’→3’(两条子链的合成方向相反)合成子链断开氢键将单个脱氧核苷酸连接成链，即形成磷酸二酯键A-T、T-A、C-G、G-C复旋每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。【重点突破三】DNA复制的过程5、条件6、结果7、特点①模板：②原料：③能量：④酶：形成两个完全相同的DNA分子

亲代DNA的两条链

4种游离的脱氧核苷酸

ATP解旋酶、DNA聚合酶等①边解旋边复制②半保留复制【重点突破三】DNA复制的过程8、DNA准确复制的原因9、意义①DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板②通过碱基互补配对保证了复制的准确进行将_________从亲代传给子代,保持了_________的连续性。遗传信息遗传信息【重点突破三】DNA复制的过程10、真核细胞和原核细胞DNA复制的特点真核细胞原核细胞①多个复制起点②双向复制①一个复制起点②双向复制【重点突破三】DNA复制的过程复制起点第1代第2代第3代......第n代亲代ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第二次复制连续第n次复制【重点突破四】DNA复制的相关计算DNA分子数将1个15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基上培养3代，则子代DNA分子总数____个；含15N的DNA分子_____个；含14N的DNA分子_____个；只含15N的DNA分子_____个；只含14N的DNA分子______个。82806【重点突破四】DNA复制的相关计算DNA分子数将1个15N标记的DNA分子转移到含14N的培养基上培养n代，则子代DNA分子总数____个；含15N的DNA分子_____个；含14N的DNA分子_____个；只含15N的DNA分子_____个；只含14N的DNA分子______个。2n22n02n-2......复制n次【重点突破四】DNA复制的相关计算脱氧核苷酸链数将一个含15N标记的DNA分子的大肠杆菌转移到含14N的培养基上培养n代，则子代DNA中脱氧核苷酸链________条；15N标记的脱氧核苷酸链________条；14N标记的脱氧核苷酸链________条。22n+12n+1-2......复制n次【重点突破四】DNA复制的相关计算消耗的某脱氧核苷酸数将一个含15N标记的DNA分子的大肠杆菌转移到含14N的培养基上培养n代，若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为___________。第n次复制时需要消耗

该脱氧核苷酸数为___________。m·(2n－1)m·2n－1“DNA复制了n次”PK“第n次复制”碱基是“对”PK“个”“DNA分子数”PK“链数”，“含”PK“只含”易错点拔ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第二次复制连续第n次复制【重点突破四】DNA复制的相关计算例1：如图为真核细胞内某DNA片段(15N标记)结构示意图，共有1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是（

）A.该DNA片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个B.该DNA片段的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)为3：2C.解旋酶作用于①部位，DNA聚合酶用于催化②部位的化学键构成D.将该DNA片段置于14N培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占3/4B【重点突破四】DNA复制的相关计算例2：一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是（

）A.该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个B.第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C.复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1：7D.复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1:3D例3：有100个碱基对的某双链DNA分子片段，含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸个数以及n次复制共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸个数分别是（

）A.40·2n-1，40·2n-1B.40n-1，40nC.40·(2n-1)，40·2n-1D.40·2n-1，40·(2n-1)D【重点突破四】DNA复制的相关计算1DNA复制后，DNA分子存在位置与去向(1)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，如图所示：(2)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。【难点突破】染色体的标记情况

:用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示：第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA；第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，可能子细胞的所有染色体都含15N，也可能子细胞的所有染色体都不含15N。即子细胞含有15N的染色体为0～2n条(体细胞染色体为2n条)。规律总结:若只复制一次，产生的子染色体都带有标记，若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。2过程图解【难点突破】染色体的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：规律总结：在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合”状态，即15N/14N－DNA，子细胞的所有染色体都含15N。【难点突破】染色体的标记情况例：假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记，然后培养在含14N的培养基中，则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的精子数目为A.1B.2C.4D.3√根据DNA分子复制的过程可知，模板链是含15N的DNA链，原料是含14N的脱氧核苷酸，复制一次后，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此在减数分裂产生的四个精子中，每一个精子中的DNA组成都是一条链含15N，另一条链含14N，所以减数分裂形成的四个精子中所有的D