高中生物必修二第三章第二节DNA的复制课 件(人教版)(24张)

DNA的复制
人教版必修2 生物
已知事实：亲子代通过遗传物质（主要是DNA）传递遗传信息。
猜一猜：谁跟谁之间具有亲子关系？
DNA是怎样保持亲子代之间的相对稳定性和连续性呢？
提出新问：
DNA的复制
知识储备：
1
2
3
3
4
1.（胸腺嘧啶）脱氧核苷酸、2.碱基对、3.磷酸二酯键、4.脱氧核苷酸链（DNA一条链）片段
提出问题：
根据“结构和功能相适应”的观点，设想DNA是如何复制的呢？
作出假设：
请作出你的假说：DNA的复制方式是 复制
关于DNA复制方式的假说（仅仅以下面2种为例）
（20世纪中叶）
假说1：全保留复制
复制一次
亲代的DNA
子代的DNA（2个）
由亲代DNA分子
原有的母链组成
由新合成的
两条子链组成
假说2：半保留复制
复制一次
亲代的DNA
子代的DNA（2个）
均由一条亲代DNA 的母链和
一条新合成的子链组成
图中红色代表
亲代DNA的“母链”
蓝色代表
新合成的“子链”
提出问题：
根据“结构和功能相适应”的观点，你能设想DNA是如何复制的吗？
作出假设：
请作出你的假说：DNA的复制方式是 复制
演绎推理：
红色表示亲代的母链
绿色表示新合成的子链
第一次复制
第二次复制
亲代
子一代
子二代
两种假说演绎推理的结果
全保留复制
第一次复制
第二次复制
亲代
子一代
子二代
半保留复制
第一次复制
第二次复制
亲代
子一代
子二代
提出问题：
根据“结构和功能相适应”的观点，你能设想DNA是如何复制的吗？
作出假设：
请作出你的假说：DNA的复制方式是 复制
演绎推理：
红色表示亲代的链
绿色表示子代的链
第一次复制
第二次复制
亲代
子一代
子二代

实验检验：
1、如果要你来设计实验，你认为首先要解决什么问题？
如何区分亲代DNA母链和新合成的子链

2、结合已有的知识（例如分泌蛋白的合成、噬菌体侵染细菌的实验），
你能想到运用什么技术“观察”或“追踪”物质？
同位素示踪技术(同位素标记法）
3、用哪种元素的同位素进行标记呢？（C、H、O、N、P）？
15N
DNA复制方式的实验验证
任何一种元素都可以
DNA复制方式的实验验证
背景知识：14N和15N是N元素两种稳定的同位素，但其相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA
密度大，利用离心技术可以区分含有不同N元素的DNA。含有15N的DNA密度较大，位于离心管的下层。
大肠杆菌在15N的培养液中培养若干代
转移到 含14N的
培养液 中培养，
细胞 分裂1次
亲
代
子
一
代
提取DNA
离 心
（下层）
提取DNA
离 心
（中部）
你认为实验结果支持哪种假说呢？
第一次复制
第一次复制
密度
低
高
下层
中部
上层
提出问题：
根据“结构和功能相适应”的观点，你能设想DNA是如何复制的吗？
作出假设：
请作出你的假说：DNA的复制方式是 复制
演绎推理：
红色表示亲代的链
绿色表示子代的链
第一次复制
第二次复制
亲代
子一代
子二代
实验检验：
得出结论：
DNA分子的复制的方式是半保留复制
假说演绎法
活动一：通过
探究DNA的复制方式
大肠杆菌在15N的培养液中培养若干代
转移到 含14N的
培养液 中培养，
细胞 分裂1次
亲
代
子
一
代
提取DNA
离 心
（底部）
提取DNA
离 心
（中部）
继续在 含14N的
培养液 中培养，
细胞再 分裂1次
子
二
代
提取DNA
离 心
试管中的条带会出现在什么位置呢？
第一次复制
第二次复制
亲代
子一代
子二代
子
三
代
子
n
代
……
判断与检测
活动二：总结归纳DNA的复制条件和过程
结合教材，观察现象、思考问题、归纳总结
2.方框1～3 中DNA片段的两条链此时处于螺旋还是解螺旋转态？
1.右图方框1～3中的DNA片段分别处于什么状态？（未复制、正在复制、完成复制）
未复制、正在复制、完成复制的转态
螺旋 解螺旋 螺旋
边解旋边复制
3.解旋破坏了什么呢？已知DNA在高温下能发生解旋，在人体温度相对恒定的
情况下，体内DNA是如何解旋的呢？（可以参考实验“不同条件下H2O2的分解”）
解旋酶
4.图中编号5的名称是什么？
2
3
4
解旋酶
1
5
6
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
编号6处会出现什么物质呢？你判断的依据是什么？
碱基互补配对原则
腺嘌呤脱氧核苷酸
5.新合成的子链中上下相邻的两个脱氧核苷酸之间应通过什么化学键相连？
磷酸二酯键
DNA聚合酶
DNA聚合酶
请你仔细观察图片，归纳总结有哪些结构或物质参与了DNA的复制？
亲代DNA的两条母链
游离的脱氧核苷酸
解旋酶
DNA聚合酶
ATP
模板 原料 酶 能量
DNA复制的条件
1956年美国生物化学家康贝格将从大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有4种丰富的脱氧核苷酸和适量的Mg+的人工合成体系中，结果显示：脱氧核苷酸并不能聚合成脱氧核糖核酸链 ，并没有发生DNA 的合成。
继续
添加
判断与检测
你认为可能是缺少什么物质呢？
DNA复制的条件：模板 、原料 、酶 、能量
活动三：通过模拟活动探究DNA复制的结果
亲代DNA
模拟DNA的复制过程，尝试构建子代DNA
经复制后产生的两个子代DNA相同吗？与亲代DNA相同吗？
你认为，亲子代DNA完全相同的原因是什么呢？
DNA准确复制的原因：
子代DNA
（1）DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提精确的模板
（2）碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误
DNA通过准确的半保留复制，使遗传信息从亲代传给了
子代，从而保持了遗传信息的相对稳定性和连续性。
DNA复制的意义：
为什么亲子代之间通常具有相似的遗传特征？
课堂总结——构建概念
DNA
的复制
复制方式：半保留复制
复制过程：边解旋边复制
复制条件：模板、原料、能量、酶
复制意义
概念的核心：
DNA复制是指以 为模板合成 的过程。
概念的内涵：
准确复制的保障
概念的延伸：
DNA复制发生在细胞分裂（有丝分裂、减数第一次分裂）的间期。
亲代DNA
子代DNA
含15N的脱氧核苷酸链数=
第n代DNA分子数=
1、一个含15 N的DNA放到含14N的培养基中培养，连续复制n次：
2n
含14N的脱氧核苷酸链数=
2n× 2 ﹣2
21
22
含15N的DNA分子数 =
2
含14N的DNA 的分子数=
2n
脱氧核苷酸链数=
2n ×2
2
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
第一次复制
第二次复制
第n次复制
子一代
子二代
亲代
第三次复制
活动四：构建DNA复制相关的数学模型
23
2n
2、一个DNA分子共有腺嘌呤a个，其连续复制3次，共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？
21
22
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
第一次复制
第二次复制
第3次复制
子一代
子二代
亲代
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
复制n次：
=(2n-1)*A
活动四：构建DNA复制相关的数学模型
复制3次共产生的子代DNA分子数目：
23
所有的子代DNA分子中腺嘌呤的总数为：
23*a-a
其中来自于亲代模板链中的腺嘌呤数目为：
a
共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数目为：
23*a
=(23-1)*a
子三代
23
感谢聆听！
1.在生物实验室内模拟生物体DNA复制所必需的条件是 （ ）
①酶类　②游离4种脱氧核苷酸　③ATP　④DNA分子　⑤适宜的温度　⑥适宜的pH
A． ①②③④ B． ②③④⑤ C． ①②③⑤⑥ D． ①②③④⑤⑥
2．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，移入含14N的培养基中培养，
提取其子代的DNA进行梯度离心，下图①-⑤为可能的结果，下列叙述错误的是 （ ）
A. 第一次分裂的子代DNA应为⑤
B. 第二次分裂的子代DNA应为①
C. 第三次分裂的子代DNA应为③
D. 亲代的DNA应为⑤
3.下图为真核细胞DNA复制过程。
下列有关叙述错误的是（　　）
A．DNA分子复制的方式是半保留复制
B．DNA在复制过程中先完成解旋，再复制
C．从图中可以看出合成两条子链的方向相反
D．DNA解旋酶能使DNA双链解旋，且需要消耗ATP
4．据图回答下列问题：
?
?
???

甲 乙
（1）图甲、乙表示的过程是_______，该过程主要发生在真核细胞的______（填部位）。
（2）图甲中的1、5分别是___________、__________。
（3） 由图乙可知，延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制具有____ __的特点。
一个DNA分子中同时存在多个复制的起点，其生理意义是： 。