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(共22张PPT)
3.3 DNA的复制
2019人教版高中生物必修二
（第一课时）
课题：DNA的复制
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磷酸基团
脱氧核糖
含氮碱基
脱氧核苷酸
你将会有以下收获
1、了解DNA分子复制方式的早期推测。
（理性思维）
2、理解证明DNA半保留复制的实验过程。
（科学探究）
3、掌握DNA分子复制的过程、特点及意义。
（生命观念）
资料一： 1956年，美国生物化学家康贝格在试管中，将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。结果：在试管中四种脱氧核苷酸不能合成DNA分子。康贝格在上述试管中加入少量DNA做模板和ATP作为能源物质，培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中DNA的含量。结果：试管中DNA的含量增加。
资料二：生化分析得知，间期细胞中脱氧核苷酸含量开始时很低，不久急剧增加，细胞分裂时又逐渐降低到初始水平。随着脱氧核苷酸含量的动态变化，DNA聚合酶的活性也随之出现显著变化。
资料三：将变形虫放在有标记过的脱氧核苷酸培养液中，一段时间后，在细胞核中，首先发现有标记的DNA分子。
DNA的复制
条件：____ 、 ____ 、____、____ 。
时间：细胞分裂前的______。
场所：主要在____________。
酶
原料
模板
能量
间期
细胞核
DNA的复制
指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，
即1DNA 2DNA。
模板DNA
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、碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
2、这句话中为什么要用“可能”二字？这反应科学研究具有什么特点？
模板DNA
半保留复制
全保留复制
模型建构
对DNA复制的推测
模型建构一：同学们分组利用红磁条代表亲代DNA的两条母链，白磁条代表新合成的子链，模拟半保留复制和全保留复制过程中子一代和子二代DNA。
如何区分母链和子链？
同位素标记法
15N标记母链
14N标记子链
如何将15N 14N标记的DNA分开呢？
离心法
提取DNA进行离心
背景知识
15N、14N是N元素的两种稳定同位素，无放射性，二者相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
模型建构
对DNA复制的演绎推理
模型建构二：同学们分组利用红磁条代表15N链、白磁条代表14N链模拟半保留复制和全保留复制离心后亲代、子一代和子二代DNA在试管中的位置。
实验探究
实验原理
①两条链都用15N标记的DNA，密度最大，离心后在试管的___部。
②只有一条链被15N标记的DNA，密度居中，离心后在试管的___部。
③两条链都没有被15N标记的DNA，密度最小离心后在试管的___部。
14N/14N—DNA
15N/14N—DNA
15N/15N—DNA
轻带
中带
重带
底
中
顶
请根据以上实验原理和预期结果，并结合课本和导学案证明DNA半保留复制的实验，帮助科学家完成下面的实验报告。
证明DNA半保留复制的实验报告
（1）实验目的：
（2）实验材料：
（3）实验方法：
（4）实验过程:
（5）实验结果：离心后出现___种DNA条带
①亲代的DNA为____________________________
②子一代的DNA为__________________________
③子二代的DNA为__________________________
(6)实验结论：______________________________
证明DNA的半保留复制
大肠杆菌
同位素标记技术和离心法
①用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌
②将大肠杆菌转移到含14N的普通培养基中培养。
③在不同时刻收集大肠杆菌，并提取DNA进行离心。
④记录离心后试管中DNA的位置。
15N/15N-DNA
提取
离心
转移到含14NH4Cl的培养液中
提取
离心
15N/14N-DNA
提取离心
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
含15NH4Cl的培养液中
亲代
子一代
子二代
3
重带15N/15N-DNA
中带15N/14N-DNA
中带15N/14N-DNA和轻带14N/14N-DNA
DNA的复制方式是半保留复制
亲代
子一代
子二代
子三代
子n代
21
22
23
2n
无论DNA复制多少次，含有原来母链的DNA
永远只有两个
…………
科学方法
提出问题
1、DNA是如何复制的？
作出假说
2、推测可能的复制方式。
演绎推理
3、根据复制模式、预测实验结果。
实验验证
4、证明DNA半保留复制的实验。
得出结论
5、DNA的复制方式为半保留复制。
假说-演绎法
学生活动
每个同学化身一个脱氧核苷酸：举起右拳代表磷酸基团，躯干代表脱氧核糖，左手拿碱基基团。全班同学共同模拟DNA复制过程，让我们都成为筑梦人：一起来帮助脱氧核苷酸实现梦想！
A
C
G
T
·
·
T
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·
·
·
·
·
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
DNA复制的应用
PCR技术：是利用DNA复制的原理，在体外完成DNA复制的一种分子生物学技术。
微量的DNA经过PCR扩增后， DNA片段的量将大幅增加。无论是化石中的古生物、历史人物的残骸，还是几十年前凶杀案中凶手所遗留的毛发、皮肤或血液，只要能分离出一丁点的DNA，就能用PCR加以放大。这也是“微量证据”的威力之所在。
高考真题
（2018海南）现有DNA分子的两条单链均只含有14N（表示为14N/14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有的14N培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（ ）
A.有15N/14N和14N/14N两种，其比例为1:3
B.有15N/15N和14N/14N两种，其比例为1:1
C.有15N/15N和14N/14N两种，其比例为3:1
D.有15N/14N和14N/14N两种，其比例为3:1
D
高考真题
（2016全国1，29）
（3）将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是_________________________________________
____________________________________________________________________________________________
一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记。
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
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
复旋
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

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