3.3 DNA的复制人教版(2019)高一生物必修二(课件共35张PPT)

(共35张PPT)
远古化石：被琥珀困住的蚊子
哈蒙德博士召集了大批的科学家根据遗传学理论，透过史前蚊子所遗留下来的恐龙
的血液，提取出了恐龙的DNA,再 通 过DNA的复制，培育，使得已经绝迹了6500万 年的史前动物得到了复生。
DNA作为遗传物质，是如何进行复制的 怎样确保DNA准确复制
导入新课：同学们看过《侏罗纪公园》吗
第3节DNA 的复制
教学目标
核心素养
1.概述DNA复制方 式的假说及实验 依据。
1生命观念：DNA结构的特点决定了DNA复制的准确性，
渗透了生命的结构和功能观。
2科学思维：分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中
2.掌握DNA复制的 过程。
相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。
3科学探究：探究DNA分子的复制方式为半保留复制。
3.归纳DNA复制的 相关计算规律。
4社会责任：证明DNA半保留复制实验以严谨的逻辑
推理进行实验的过程来体现科学的本质。
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。
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
in the following communications.We were not aware of the details of the results presented there when we devised our structure,which rests mainly though not entirely on published experimental data and stereo- chemical arguments.
It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the gengtic material.
Full details of the structure,including the con- ditions assumed in building it ,together with a set of co-ordinates for the atoms,will be published clsewhere.
一、对DNA复制的推测：
结合教材第53页图3-9,阅读相关内容，简述沃森和克里克遗传物质自
我复制的假说，探讨全保留复制等不同观点。
1、半保留复制
(1)提出者：沃森和克里克
(2)假说内容：
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。
(3)特点：
新合成的每个DNA 分子中，都保留了原来DNA 分子中一条链。
特点： 一模一样， 一新一旧
(4).半保留复制模型图
2、全保留复制
( 1)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
(2).全保留复制模型图
特点： 一全新， 一全旧
二、DNA 半保留复制的实验证据
结合教材第54页“思考·讨论”,分析“证明DNA半保留复制的实验”
1.科学家：梅塞尔森和斯塔尔
2.实验材料： 大 肠 杆菌 。
3.实验技术：同位素标记技术和密度梯度离心技术
4.背景知识：
①15N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；
②利用离心技术可以在试管中区分含有不同N 元素的DNA;
5、实验过程：
① 用15N 标记的NH C L培养大肠杆菌，获得 15N/15N—DNA 。
②将大肠杆菌转移到含14N的普通培养液中培养。
③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。
④将提取的DNA 进行离心，记录离心后试管中DNA 的位置。
6.实验预期(演绎推理)
密度
低
重 带DNA
中 带DNA
1/2轻带DNA
1/2中带DNA
亲 代DNA
DNA复制一次
DNA复制两次
(1)假如DNA 复制是半保留复制，实验的预期会是怎样的
15N14N
14N
15N15N
14N
15N14N
14N
心 《
心 N
公以≤
八《
15N14N
14N14N
《 《 以
15N14N
14N14N
以
之
( 2 ) 假 如DNA复制是全保留复制，实验的预期会是怎样的
DNA复制两次
1
1/2轻带DNA
1/2重带DNA
3/4轻带DNA
1 /4重带DNA
DNA复制一次
15N15N
14N
14N 4N
14N
密度
低
密度
低
密度
低
以
亲 代DNA
公以≤
八以≤
八以≤
重 带DNA
以
14N14N
14N 4
14N
7.实验结果
(1)亲代离心处理 (2)细胞分裂一次 (3)细胞分裂两次
(细菌繁殖两代)
14N/ 14N—DNA
15N/ 14N—DNA
位于中带， 位于轻带
(细菌繁殖一代)
15N/14N—DNA
全部位于
8. 实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的
15N/15N—DNA
全部位于
1、科学家采用什么作为实验材料，有何优点
大肠杆菌细胞 (大肠杆菌20min繁殖一代)
2、该实验关键思路
区分亲代和子代的DNA,标记亲代DNA链，然后观察它
们在子代DNA 中如何分布。
3.如果要在实验中直观地区别或标识“母链”和“子链”,可
采取什么办法 同位素标记法。
4.如果用同位素标记，什么元素好 为什么
(用15N 元素对亲代DNA 标记，这个实验直接用稳定性同位素 就可以了，DNA中N含量比较高，且N是碱基的重要成分)
深度思考：
5、如何让亲代DNA获得15N标记
将大肠杆菌放入含15NH CL 培养若干代
6、如何让子代DNA获得14N标记
将上述亲代大肠杆菌转入含14NH CL 培养基中
7、将亲代细菌、分裂一次、分裂两次的细菌中的 DNA分离，如何将不同标记的DNA分开呢
密度梯度离心法
演绎推理根据假说演绎推理两种复制模型 得到的子代DNA的结果
实验验证 实施实验，统计结果
得出结论 DNA是半保留复制的
提出问题 观察DNA的结构，DNA是如 何复制的
7、 探 究DNA 复制方式的科学方法是什么
半保留复制 全保留复制
假说 演绎法
作出假说
1 、细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含
氮碱基皆含有15N, 然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽
取亲代及子代的DNA离心分离，如图①~⑤为可能的结果， 下列叙述错误的是(c )
A. 子 一代DNA应为② B. 子二代DNA应为①
C. 子 三 代DNA应为④ D. 亲代DNA应为⑤
2、下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是( c )
A. 培养过程中，大肠杆菌将利用NH Cl中的N合成DNA 的基本骨架
B. 通过对第二代大肠杆菌DNA 的密度梯度离心，得出DNA 复制的特
点为半保留复制
C. 将含14N/ 4N一DNA的大肠杆菌放在以15NH Cl为唯一氮源的培养
液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D. 将含15N/15N一DNA的大肠杆菌转移到以14NH Cl为唯一氮源的培
养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯
度离心，离心管中将只出现1个条带
3.研究人员分别15NH Cl 和14NH Cl培养液中培养大肠杆菌，用以研 究DNA 的复制特点。如图是利用密度梯度离心技术将提取到的大肠 杆菌DNA 进行检测得到的结果。下列有关说法错误的是(D )
A.将大肠杆菌15NH Cl培养液中培养很多代后，
取其DNA 离心检测，可得I 所示结果
B.将大肠杆菌在14NH Cl培养液中培养很多代后， 中
取其DNA 离心检测，可得I所示结果
C.将15N标记的大肠杆菌置于14NH Cl培养液中培
养2代后，取其DNA离心检测，可得Ⅲ所示结果
D.将14N标记的大肠杆菌置于15NH Cl培养液中培
养2代后，取其DNA 离心检测，可得Ⅲ所示结果
4.将在14N培养基中连续多代培养的细菌转移到15N 培养基中，培养
两代后提取DNA 进行密度梯度离心，实验结果应为(B )
三.对DNA复制的过程
观察下面视频，结合课本教材第55--56页的内容，思考并回答：
真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
原核细胞：拟核(主要),细胞质或质粒
病毒：活的宿主细胞内
有丝分裂间期
或减数第一次分裂前的间期
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
解旋→合成互补子链→形成子代DNA
3.时间
2.场所
1.概念
4.过程
(1)解旋：在能量的驱动下，解旋酶将DNA 双螺旋的两 条链解开。
3'
(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，合成与母链互
补的一条子链。
D N A 聚 合 酶
3'
(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。
5.条件
模板： DNA的两条母链
原料：4种游离的脱氧核苷酸
能量：ATP
酶 ：解旋酶、DNA 聚合酶等
6 . 特 点 边解旋边复制、半保留复制、多起点复制、双向复制
7.结果 形成两个完全相同的DNA 分子
8.DNA 精确复制的原因
①DNA独特双螺旋结构提供精确模板
②碱基互补配对保证准确复制
9.意义 使遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
复制的主要场所细胞核
有丝分裂间期
或减数第一次分裂前的间期
解旋→合成互补子链→形成子代DNA
模板：原料：能量：酶
知识归纳：
1、巧记DNA复制的“一所、两期、三步、四条件”
一所
两期
三步
四条件
2、DNA 复制所需的酶仅指解旋酶和DNA 聚合酶吗
DNA 复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶
和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。
①解旋酶：破坏碱基间的氢键。
②DNA聚合酶：连接游离的脱氧核苷酸。
③DNA 连接酶：连接DNA 片段。
3、两个子代DNA的位置及分开时间：
复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上， 由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着 丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。
(1)子代DNA 共 2n 个
①含15N的DNA: 2 个
②只含15N的DNA: 0 个
③含14N的DNA: 2 n 个
④只含14N 的DNA: 2n-2 个
(2)脱氧核苷酸链共2n+个
① 含15N的脱氧核苷酸链： 2 _ 条
②含14N的脱氧核苷酸链：2 n+1-2条
(3)消耗的脱氧核苷酸数：
若一亲代DNA 分子含有某种脱氧核苷酸m 个，经
过n 次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n—1)个；第 n 次复制，
四 ：DNA 复制相关的计算 亲代DNA分子经n 次复制后，则
15N_15N
亲代
14N 子一代
子二代
子三代
1.下列关于DNA复制过程中，正确顺序是( c )
①互补碱基对间氢键断裂
②互补碱基对之间形成氢键
③DNA分子在解旋酶作用下解旋
④以母链为模板进行碱基互补配对
⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构
A.③①②④⑤ B.③④②⑤①
C.③①④②⑤ D.①③④②⑤
2.DNA复制的基本条件是( A )
A. 模板，原料，能量和酶
B. 模板，温度，能量和酶
C. 模板，原料，温度和酶
D. 模板，原料，温度和能量
3.下列有关DNA复制的叙述，正确的是( B )
A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B. 在复制过程中，复制和解旋是同时进行的
C. 解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D. 两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
A. 由图示得知，DNA 分子复制的方式是半保留复制
B.DNA 在复制过程中先全部解旋，再复制
C. 从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D. 解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP
解旋酶
5 引物
3'
ATP ADP+Pi
DNA聚合酶
4、如图为真核细胞DNA 复制过程的模式图，据图分析，相关叙述
错误的是( B )
母 链 酉每
酉 每 ①
子
母 链
B. 图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点
C. 在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开
D. 将该模板DNA 置于15N 培养液中复制3次后，含15N 的DNA 占100%
5、 如图为真核细胞DNA 复制过程模式图，相关分析错误的是(C )
A. 酶①为解旋酶，酶②为DNA聚合酶
甲
链
7.用32P标记一个T 噬菌体的双链DNA分子，它侵染一个含31P的细菌后释放出了
200个后代，则后代中含32P的噬菌体最多占总数的( )
A.2% B.1% C.0.5% D.50%
8.具有100个碱基对的1个DNA分子片断，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制
两次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为( 1 8 0 ) 个 。
6.将用15N标记的一个DNA分子置于含14N的脱氧核苷酸的培养基中，经过4次连
续复制，含15N标记的脱氧核苷酸链占总脱氧核苷酸链的比例是(p )
A.1/4 B.1/6 C.1/8 D.1/16
9、某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有
关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述 中，错误的是( p )
A. 在第一次复制时，需要(m—A)个
B. 在第二次复制时，需要2(m—A)个
C. 在第n次复制时，需要2n-1(m—A)个
D. 在n次复制过程中，总共需要2n(m—A)个
10、 一个用15N标记的DNA分子片段中含有50个碱基对，基中一条链中T
十A占40%。若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次，下列相关叙
述正确的是(C )
A. 该 DNA分子的另一条链中T+A 占60%
B. 该DNA 分子中含有碱基A 的数目为40个
C. 该DNA 分子第3次复制时需要消耗120个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸
D. 经3次复制后，子代DNA 分子中含14N 的DNA 单链占全部DNA 的单链
的比例为1/8