资源简介

(共39张PPT)
第3节 DNA的复制
第三章基因的本质
目标
01
02
03
分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。（科学思维)
通过对DNA复制方式的推测及对探究DNA复制方式实验的分析,再一次体会假说—演绎法。
（社会责任）
学习目标
通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。（生命观念）
思考:
生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代？
一、对DNA复制的推测
（一）提出问题
DNA以什么方式复制？
(1)半保留复制(沃森和克里克）
半保留复制
全保留复制
有人质疑
问题3：这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？
提出
课本P53
一、对DNA复制的推测
1.沃森和克里克的假说——半保留复制
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。
2.其他人的观点——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。
半保留复制
全保留复制
一半新
一半旧
一全新一全旧
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式称为半保留复制。
课本P53
二、DNA半保留复制的实验证据
DNA以半保留方式复制（全保留）
（二）作出假设
问题4：要通过实验“探究DNA复制是哪种方式？”关键思路是什么？
关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA
对原来的亲代DNA链（母链）和复制出的子代DNA链（子链）进行区分标记，然后观察它们在新DNA中的分布情况。
半保留复制
全保留复制
一半新
一半旧
一全新一全旧
课本P53
二、DNA半保留复制的实验证据
【实验技术】
2.如何在实验中直观区别“母链”和子链？
可以采取什么方法？
背景知识 P54
15N 和 14N是N元素的两种稳定同位素，其相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
①同位素标记技术
用15N标记母链，
14N标记子链
3.复制后的DNA分子通常是随机混合在一起的，
不易分离。怎么解决这个问题？
②密度梯度离心技术
可使含不同N元素的DNA在试管中发生分层
密度
低
高
半保留复制
全保留复制
课本P54
密度梯度离心技术
15N标记： 14N标记：
两条链被标记情况 密度大小 离心位置
都是15N 最大 试管的______部
一条15N，一条14N 居中 试管的______部
都是14N 最小 试管的______部
【实验原理】
15N/ 15N
重带
底
15N/14N
中带
中
14N/ 14N
轻带
上
课本P54
二、DNA半保留复制的实验证据
①先让大肠杆菌在15NH4Cl培养若干代
②再将大肠杆菌转移到14NH4Cl中
③收集大肠杆菌提取DNA进行离心，记录离心管中DNA的位置
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验。
【实验过程】
(密度梯度离心技术)
证明DNA半保留复制的实验
阅读课本P54
结果：亲代DNA都是15N标记
子代呢？
合作探究一：请同学们自主学习课本P53-54，小组合作思考讨论完成问题。
尝试画出1个DNA分子分别按照半保留复制、全保留复制的方式复制两次的图解模型。
要求：
（1）限时2分钟，小组做好分工，所有成员全力以赴，激情投入。
（2）确定小组发言人，做好展示准备，并做好评价与质疑的准备。
二、DNA半保留复制的实验证据
15N
14N
14N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
14N
15N
14N
P
F1
F2
15N
15N
15N/15N
重带
15N/14N
14N/14N
15N/14N
1/2轻带
1/2中带
中带
第二代
第一代
提出DNA离心
提出DNA离心
提出DNA离心
含14N的培养液
（三）演绎推理
1.假设DNA的复制是半保留复制
二、DNA半保留复制的实验证据
课本P54
第二代
含14N的培养液
第一代
提出DNA离心
提出DNA离心
15N
15N
P
F1
F2
14N
14N
提出DNA离心
重带
轻带重带
轻带
重带
15N
15N
15N
15N
14N
14N
14N
14N
14N
14N
15N/15N
14N/14N
15N/15N
14N/14N
15N/15N
（三）演绎推理
1.假设DNA的复制是全保留复制
二、DNA半保留复制的实验证据
课本P54
【实验结果】
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
提取DNA，离心
15N/15N-DNA
第一代
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂一次
提取DNA，离心
15N/14N-DNA
亲代
第二代
细胞再分裂一次
提取DNA，离心
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
二、DNA半保留复制的实验证据
【实验结论】
阅读课本P54-55
DNA的复制是以半保留的方式进行的
实验结果与半保留复制假说预期一致
排除DNA的复制是全保留复制
提出问题
作出假设
得出结论
演绎推理
实验验证
证明DNA半保留复制的实验
DNA以半保留方式复制（全保留）
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
DNA以半保留方式进行复制
证明DNA半保留复制的实验
假说演绎法
二、DNA半保留复制的实验证据
　实战训练　
1.将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心下图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② 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④
【例1】(2022·广东广州)科学家以大肠杆菌为材料进行实验,首先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌,让其繁殖若干代后转移至含14NH4Cl的培养液中,在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行离心,该实验的结果为“DNA以半保留方式进行复制”提供了证据。下列叙述错误的是(　　)
A.14NH4Cl和15NH4Cl都能为大肠杆菌合成DNA提供氮元素
B.在14NH4Cl培养液中进行培养时,不含15N 的DNA不被复制
C.设定收集大肠杆菌时刻的主要依据是大肠杆菌的繁殖速率
D.收集到的DNA分子中含15N的占比随时间推移会逐渐降低
B
金版学案P90
三、DNA复制的过程
请阅读课本P55-56的内容，思考并回答下列问题：
课本P55-56
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.DNA复制有何生物学意义
概念
场所
时期
条件
DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
真核生物主要是在细胞核(次要在线粒体、叶绿体)
细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期
DNA的复制
三、DNA复制的过程
模板
原料
酶
能量
亲代DNA分子中的两条母链
以细胞中游离的4种脱氧核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶等
ATP等
课本P55
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
解旋酶
三、DNA复制的过程
使氢键断裂
课本P55
(1)解旋：利用　　 提供的能量，在 的作用下，把两条螺旋的双链解开；
细胞
解旋酶
ATP
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
三、DNA复制的过程
（2）合成子链
氢键形成不需要酶
课本P55
以解开的的每条_____为模板，在___________等酶的作用下，利用细胞中_______________________为原料，按照______________原则，各自合成与母链互补的一段子链；
母链
游离的4种脱氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
②在DNA聚合酶的催化下从子链的5'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
DNA聚合酶
5'
3'
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
ATP
ATP
合成方向：
子链的5'端→ 3'端
三、DNA复制的过程
（2）合成子链
形成磷酸二酯键
课本P55
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
A
3'
5'
A
C
G
C
A
A
G
C
T
A
G
T
C
A
T
T
A
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
5'
3'
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
3'
5'
T
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
5'
3'
三、DNA复制的过程
（3）形成子代DNA分子
每条子链与其对应的_____盘绕成双螺旋结构，形成___个与亲代_________的DNA。
课本P56
母链
2
完全相同
三、DNA复制的过程
4.过程:
课本P55-56
：①解旋 ②合成子链 ③形成子代DNA分子
特点：边解旋边复制
.
.
.
三、DNA复制的过程
模板：
原料：
能量：
酶：
亲代DNA的两条母链
ATP
、 等
5.条件
游离的4种脱氧核苷酸
解旋酶
DNA聚合酶
6.结果：一个DNA分子→两个 的DNA分子
完全相同
7.特点：①从过程上看 ；
②从方式上看 。
边解旋边复制
半保留复制
★
课本P55-56
A
T
C
G
A
T
A
G
C
T
A
T
C
G
A
T
A
G
C
T
T
A
G
C
T
A
T
C
G
A
复制1次
三、DNA复制的过程
8.准确复制的原因：
①DNA独特的　　 ，为复制提供精确的模板。
②通过　　　　　　 ，保证了复制准确无误。
双螺旋结构
碱基互补配对
课本P56
9.意义：
DNA通过复制，将遗传信息从 细胞传给了 细胞，使从而保持了 的连续性。
亲代
子代
遗传信息
原则 碱基互补配对原则
时间 有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期
场所 真核生物：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
原核生物：拟核、质粒
条件 模板 亲代DNA的两条单链
原料 4种游离的脱氧核苷酸
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶等
结果 1个DNA→2个完全相同的DNA
特点 半保留复制；边解旋边复制；多起点复制
意义 保证了亲代和子代之间遗传信息的连续性
总结DNA的复制
课本P56
一、概念检测
1.DNA复制是在为细胞分裂进行必要的物质准备。据此判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA复制与染色体复制是分别独立进行的。 （ ）
（2）在细胞有丝分裂的中期，每条染色体是由两条染色单体组成的，所以DNA的复制也是在这个时期完成。 （ ）
练习与应用
×
×
DNA复制随着染色体的复制而完成
有丝分裂前的间期
课本P56
练习与应用
2.DNA的复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A. 复制均在细胞核内进行
B. 碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C. 1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D. 游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
B
细胞核（主要）、细胞质
2个
DNA聚合酶
【例3】下列关于DNA复制的叙述,正确的是(　　)
A.在细胞分裂前的间期发生DNA复制
B.DNA复制后,两条母链形成一个DNA分子,两条子链形成一个DNA分子
C.DNA双螺旋结构全部解开以后才开始DNA的复制
D.DNA聚合酶可以将两个游离的脱氧核苷酸连接形成磷酸二酯键
金版学案P91
A
促进单个脱氧核苷酸连接到正在合成的子链上
边解旋边复制
子代DNA中一条为母链,一条为子链
DNA复制过程中的相关计算
一个全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代，其结果如下，回答下列问题。
15N
15N
复制1次
15N
15N
14N
14N
复制2次
15N
15N
复制3次
15N
15N
1个DNA分子复制n次，
①子代DNA个数为 ；
②含15N的DNA数为 ；
③只含15N的DNA数为 ；
④含14N的DNA数为 ；
⑤只含14N的DNA数为 ；
2n个
2个
0个
2n个
2n-2个
2=21个
4=22个
8=23个
无论复制几次，含15N(母链)的DNA永远只有2个
亲代
1.DNA分子数
DNA复制过程中的相关计算
一个全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代，其结果如下，回答下列问题。
15N
15N
复制1次
15N
15N
14N
14N
复制2次
15N
15N
复制3次
15N
15N
1个DNA分子复制n次，子代中
①脱氧核苷酸链总数为 ；
②含15N的链为 ，
③含14N的链为 。
2n+1条
2条
4=22条
8=23条
16=24条
2n+1-2条
亲代
2.脱氧核苷酸链数
无论复制几次，含15N(母链)的DNA永远只有2个
课本P56
练习与应用
3.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是( )
A. 所有的大肠杆菌都含有15N
B. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C. 含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
D. 含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为1/8
C
【例4】下列关于图示DNA片段的说法,错误的是(　　)
A.复制过程中,DNA聚合酶催化①②所示化学键的形成
B.复制过程中解旋酶作用于③所示位置
C.DNA以双链中的一条链为模板进行复制
D.把此DNA放在含15N的培养液中复制二代,子代中只含15N的DNA占
金版学案P91
C
DNA的两条链为模板
DNA复制过程中的相关计算
一个全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代，其结果如下，回答下列问题。
15N
15N
复制1次
15N
15N
14N
14N
复制2次
15N
15N
复制3次
15N
15N
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则
①经过n次复制共需要消耗该脱氧核苷酸个数为 ；
②第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为 。
亲代
3.消耗脱氧核苷酸数
m·(2n-1)个
m·2n-1个
无论复制几次，含15N(母链)的DNA永远只有2个
3.用15N标记一个含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA在14N的培养基中连续复制4次,其结果不可能是 (　　)
A.含有15N的DNA占
B.含有14N的DNA占7/8
C.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D.共产生16个DNA分子
《金版学案》P92
(24-1)×40=600(个)
100%
B
课后练习：
金版学案P92第2、4、5、6
P93页第10
拓
展
DNA复制的特点---多起点复制
①真核生物的DNA分子复制是从多个起点开始的，使得复制能在较短时间内完成，但各个起点开始的时间不同， 最早， 最晚。
②图中还显示：边解旋边双向复制。
最右侧
最左侧
意义：提高复制效率
2.已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
二、拓展应用
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。
课本P56
《金版学案》P92
6.含15N标记的双链DNA含有200个碱基对，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%；其中的一条链上腺嘌呤有20个，下列表述正确的是 (　　)A.该DNA中的碱基排列方式共有4200种B.该DNA中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=2∶2∶3∶3C.该DNA连续复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸560个D.该DNA在含14N的培养基中连续复制3次,含15N标记的DNA占25%
D
少于4200种
3：3：7：7
140×(22-1) = 420 个
A=T=60个，G=C=140 个
含14N：8 个，含15N：2 个 → 2÷8=25%
【例2】在氮源为14N或15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分别为14N/ 14N-DNA(相对分子质量为a)或15N /15N-DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,连续繁殖二代(Ⅰ和Ⅱ),用离心技术分离提取到的大肠杆菌的DNA,得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述,错误的是 (　　)
A.Ⅰ代大肠杆菌DNA中一条链含14N,另一条链含15N
B.Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA占全部DNA分子的四分之一
C.预计Ⅲ代大肠杆菌DNA的平均相对分子质量为
D.上述实验的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制
金版学案P90
B

展开更多......

收起↑