2.2 课时2 DNA分子的复制 教学课件 (共30张PPT1份视频) 2024-2025学年苏教版高中生物学必修2
文档属性
| 名称 | 2.2 课时2 DNA分子的复制 教学课件 (共30张PPT1份视频) 2024-2025学年苏教版高中生物学必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 27.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-02 18:40:32 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第2节 DNA分子的结构和复制
第2课时 DNA分子的复制
能简述DNA分子半保留复制的实验证据。
能阐明DNA分子复制的条件、过程和特点。
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。”
《核酸的分子结构》论文节选
DNA的复制发生在什么时期？
DNA分子是怎样进行复制的呢
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。
1.沃森和克里克提出DNA自我复制假说：
半保留复制
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
2.其他观点——全保留复制、弥散复制
全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
弥散复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是随机的。
半保留
复制
全保留
复制
需要通过实验验证
首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？
分散
复制
积极思维
DNA分子是如何复制的？
1.实验方法：
同位素标记法
密度梯度离心技术
①15N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；
②利用离心技术可以在盛有氯化铯溶液的试管中区分含有不同氮元素的DNA；
2.实验过程 ：
①先用15NH4Cl培养液培养大肠杆菌
②让大肠杆菌繁殖若干代（使DNA两条链都含有15N标记）
③将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中
④每隔20分钟收集大肠杆菌并提取DNA
⑤将提取的DNA进行离心，观察离心管中条带分布，分析DNA标记情况
积极思维
DNA分子是如何复制的？
第一代
第二代
提取DNA，离心
转移到含14NH4Cl的培养液中
密度
低
高
细胞分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
细胞再分裂一次
15N/15N-DNA
标记大肠杆菌
转移培养
提取DNA、离心
观察记录
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
实验过程
假设DNA是半保留复制（全保留复制、分散复制），离心后试管中DNA的位置会是怎样的呢？请运用演绎推理来分析实验过程，完成预期，填写图中方框。
实验预期
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
如果DNA复制是半保留复制
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
3.演绎推理
15N
14N
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
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
①假设DNA的复制是半保留复制
高密度带
中密度带
低密度带
中密度带
P:
F1:
F2:
14N
14N
15N
14N
14N
14N
15N
14N
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
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
②假设DNA的复制是全保留复制
15N
15N
14N
14N
高密度带
低密度带
高密度带
低密度带
高密度带
P:
F1:
F2:
14N
14N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
3.演绎推理
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
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
③假设DNA的复制是弥散复制
F1:
15N
14N
15N
14N
中密度带
F2:
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
中密度带
P:
高密度带
3.演绎推理
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
亲代
子一代
子二代
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
半保留复制
全保留复制
分散复制
实验结果表明：DNA的复制是以半保留的方式进行的
得出结论
4.实验验证
作出假设
演绎推理
验证假设
假说—演绎
小结
（1）DNA的复制方式是半保留复制
（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象
（3）通过实验进行验证
得出结论
1.DNA复制的概念是什么 时间？场所？
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.复制中形成的化学键有哪些？
6.准确复制的原因是什么？
阅读教材，思考下列问题：
二、DNA复制的过程
1.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA→DNA。
2.场所：
真核细胞：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体。
原核细胞：细胞质
DNA病毒：宿主细胞内
3.时间：
细胞分裂的间期。
(有丝分裂间期，减数分裂前间期）
DNA复制过程怎么进行
1.解旋
2.合成
3.延伸
解旋：复制开始时，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。
合成：分别以两条解开的母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下以，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。
延伸：新合成的子链不断延伸，同时，每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，各自形成一个新的DNA分子。
4.过程:
合成方向：
子链的5'端→ 3'端（从子链的3’端开始延伸 ）
3.DNA复制过程需要哪些条件
阅读教材，思考下列问题：
①模板:
②原料:
③能量:
④酶:
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
4.DNA复制过程有何特点
边解旋边复制 (从过程上看)
半保留复制 (从结果上看)
5.复制中形成的化学键有哪些？
氢键
磷酸二酯键
6.DNA为什么能准确复制？
⑴因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
⑵因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。
真核生物与原核生物DNA复制的区别:
真核生物 DNA 的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。
原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。
【知识拓展】
多起点双向复制（真核生物）
单起点双向复制
（原核生物）
将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数：
①子代DNA (含14N)分子数＝
②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝
③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝
2n个
2个
(2n－2)个
(2)脱氧核苷酸链数：
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝
②亲代脱氧核苷酸链数(15N) ＝
③新合成的脱氧核苷酸链数(14N) ＝
2n＋1条
2条
(2n＋1－2)条
三、有关DNA复制的计算
①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 ？
②第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数？
(3)消耗的脱氧核苷酸数：
m (2n－1)个
m·2n－1
例、一个具有a个碱基对的DNA，含有b个A，该DNA完成n次复制，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个？
一个DNA含有胞嘧啶脱氧核苷酸：
a-b
完成n次复制，净增DNA：
2n-1
（2n-1）X
(a-b)
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。
注意碱基的单位是“对”还是“个”。
切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。
看清试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
关于“DNA复制”的四点“注意”
DNA复制的推测
DNA复制实验证据
DNA复制
全保留复制
半保留复制
实验过程
实验结果
实验结论
基本条件
过程
特点
用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离
亲代：一条DNA带（底部）
第一代：一条DNA带（中间）
第二代：两条DNA带（中间、上部）
DNA复制是半保留复制
解旋
合成子链
重新螺旋
模板
酶
能量
原料
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
边解旋边复制
解旋酶
DNA聚合酶
证明
参与
参与
1.DNA复制的基本条件是（ ）
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
2.下列关于DNA复制的叙述，不正确的是( )
A.DNA复制过程需要消耗能量
B.DNA分子的复制方式是半保留复制
C.DNA复制时只以DNA的一条链作为模板
D.DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料
C
A
4.一个DNA分子中有1000个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20％，如果连续复制两次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的总数是( )
A.600 B.1200 C.1800 D.2400
5.如果把含15N的DNA叫做重DNA，把含14N的DNA叫做轻DNA，把一条链含15N，另一条链含14N的DNA叫做中间DNA，那么，将一个完全被15N标记的DNA分子放入含14N的培养基中培养，让其连续复制三代，则培养基内重DNA、中间DNA和轻DNA的分子数目分别是( )
A. 6，0，2 B.2，0，6 C.2，4，2 D.0，2，6
D
C
第2节 DNA分子的结构和复制
第2课时 DNA分子的复制
能简述DNA分子半保留复制的实验证据。
能阐明DNA分子复制的条件、过程和特点。
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。”
《核酸的分子结构》论文节选
DNA的复制发生在什么时期？
DNA分子是怎样进行复制的呢
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。
1.沃森和克里克提出DNA自我复制假说：
半保留复制
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
2.其他观点——全保留复制、弥散复制
全保留复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
弥散复制：DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是随机的。
半保留
复制
全保留
复制
需要通过实验验证
首要问题，如何区分开亲代与子代的DNA？
分散
复制
积极思维
DNA分子是如何复制的？
1.实验方法：
同位素标记法
密度梯度离心技术
①15N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；
②利用离心技术可以在盛有氯化铯溶液的试管中区分含有不同氮元素的DNA；
2.实验过程 ：
①先用15NH4Cl培养液培养大肠杆菌
②让大肠杆菌繁殖若干代（使DNA两条链都含有15N标记）
③将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中
④每隔20分钟收集大肠杆菌并提取DNA
⑤将提取的DNA进行离心，观察离心管中条带分布，分析DNA标记情况
积极思维
DNA分子是如何复制的？
第一代
第二代
提取DNA，离心
转移到含14NH4Cl的培养液中
密度
低
高
细胞分裂一次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
细胞再分裂一次
15N/15N-DNA
标记大肠杆菌
转移培养
提取DNA、离心
观察记录
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
实验过程
假设DNA是半保留复制（全保留复制、分散复制），离心后试管中DNA的位置会是怎样的呢？请运用演绎推理来分析实验过程，完成预期，填写图中方框。
实验预期
15N/15N-DNA
14N
14N
14N
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N/14N-DNA
15N/14N-DNA
如果DNA复制是半保留复制
第一代会出现的结果是
第二代会出现的结果是
3.演绎推理
15N
14N
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
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
①假设DNA的复制是半保留复制
高密度带
中密度带
低密度带
中密度带
P:
F1:
F2:
14N
14N
15N
14N
14N
14N
15N
14N
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
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
②假设DNA的复制是全保留复制
15N
15N
14N
14N
高密度带
低密度带
高密度带
低密度带
高密度带
P:
F1:
F2:
14N
14N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
3.演绎推理
亲 代
子一代
子二代
细胞再分裂一次
15N
15N
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
③假设DNA的复制是弥散复制
F1:
15N
14N
15N
14N
中密度带
F2:
15N
14N
15N
14N
15N
14N
15N
14N
中密度带
P:
高密度带
3.演绎推理
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
亲代
子一代
子二代
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
半保留复制
全保留复制
分散复制
实验结果表明：DNA的复制是以半保留的方式进行的
得出结论
4.实验验证
作出假设
演绎推理
验证假设
假说—演绎
小结
（1）DNA的复制方式是半保留复制
（2）子代DNA可能的情况及如何设计实验验证这种现象
（3）通过实验进行验证
得出结论
1.DNA复制的概念是什么 时间？场所？
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.复制中形成的化学键有哪些？
6.准确复制的原因是什么？
阅读教材，思考下列问题：
二、DNA复制的过程
1.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA→DNA。
2.场所：
真核细胞：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体。
原核细胞：细胞质
DNA病毒：宿主细胞内
3.时间：
细胞分裂的间期。
(有丝分裂间期，减数分裂前间期）
DNA复制过程怎么进行
1.解旋
2.合成
3.延伸
解旋：复制开始时，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。
合成：分别以两条解开的母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下以，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。
延伸：新合成的子链不断延伸，同时，每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，各自形成一个新的DNA分子。
4.过程:
合成方向：
子链的5'端→ 3'端（从子链的3’端开始延伸 ）
3.DNA复制过程需要哪些条件
阅读教材，思考下列问题：
①模板:
②原料:
③能量:
④酶:
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
4.DNA复制过程有何特点
边解旋边复制 (从过程上看)
半保留复制 (从结果上看)
5.复制中形成的化学键有哪些？
氢键
磷酸二酯键
6.DNA为什么能准确复制？
⑴因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
⑵因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。
真核生物与原核生物DNA复制的区别:
真核生物 DNA 的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。
原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。
【知识拓展】
多起点双向复制（真核生物）
单起点双向复制
（原核生物）
将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数：
①子代DNA (含14N)分子数＝
②含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数＝
③不含亲代链的子代DNA(只含14N)分子数＝
2n个
2个
(2n－2)个
(2)脱氧核苷酸链数：
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝
②亲代脱氧核苷酸链数(15N) ＝
③新合成的脱氧核苷酸链数(14N) ＝
2n＋1条
2条
(2n＋1－2)条
三、有关DNA复制的计算
①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 ？
②第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数？
(3)消耗的脱氧核苷酸数：
m (2n－1)个
m·2n－1
例、一个具有a个碱基对的DNA，含有b个A，该DNA完成n次复制，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸多少个？
一个DNA含有胞嘧啶脱氧核苷酸：
a-b
完成n次复制，净增DNA：
2n-1
（2n-1）X
(a-b)
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。
注意碱基的单位是“对”还是“个”。
切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。
看清试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
关于“DNA复制”的四点“注意”
DNA复制的推测
DNA复制实验证据
DNA复制
全保留复制
半保留复制
实验过程
实验结果
实验结论
基本条件
过程
特点
用15N标记DNA大肠杆菌放在含有14N的培养液中培养，在不同时刻提取DNA并进行分离
亲代：一条DNA带（底部）
第一代：一条DNA带（中间）
第二代：两条DNA带（中间、上部）
DNA复制是半保留复制
解旋
合成子链
重新螺旋
模板
酶
能量
原料
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
边解旋边复制
解旋酶
DNA聚合酶
证明
参与
参与
1.DNA复制的基本条件是（ ）
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
2.下列关于DNA复制的叙述，不正确的是( )
A.DNA复制过程需要消耗能量
B.DNA分子的复制方式是半保留复制
C.DNA复制时只以DNA的一条链作为模板
D.DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料
C
A
4.一个DNA分子中有1000个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20％，如果连续复制两次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的总数是( )
A.600 B.1200 C.1800 D.2400
5.如果把含15N的DNA叫做重DNA，把含14N的DNA叫做轻DNA，把一条链含15N，另一条链含14N的DNA叫做中间DNA，那么，将一个完全被15N标记的DNA分子放入含14N的培养基中培养，让其连续复制三代，则培养基内重DNA、中间DNA和轻DNA的分子数目分别是( )
A. 6，0，2 B.2，0，6 C.2，4，2 D.0，2，6
D
C