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苏教版2019必修2
第二章 遗传的分子基础
第2节 DNA分子的结构和复制
第2课时 DNA分子通过
半保留方式进行复制
核心素养
1.了解DNA分子半保留复制的实验证据，基于对DNA半保留复制过程的理解进一步形成结构与功能相适应的观念。
2.阐明DNA分子复制的条件、过程和特点，通过对DNA复制过程的理解和应用培养分类归纳总结的科学思维。
1.
对DNA分子复制的推测
二
积极思维：DNA分子是如何复制的
DNA分子通过半保留方式进行复制
DNA分子复制过程中规律总结
一
目录
三
四
回顾旧知
DNA分子双螺旋结构的主要特点？
1.DNA分子由 条链组成,这两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。
2.外侧(基本骨架)： 和 交替排列
内侧：通过 键连接成 。
3.碱基互补配对原则： A与 配对
G与 配对
脱氧核糖
磷酸
两
碱基对
反向平行
T
C
氢
一、对DNA分子复制的推测
在细胞分裂的时候DNA将遗传信息传递给下一代，那么信息如何传递呢？
子一代
亲代
沃森和克里克：
半保留复制
全保留复制
德尔布吕克 ：
分散复制
一、对DNA分子复制的推测
1958年米西尔森和斯塔尔两位科学家设计了一个非常精巧的实验。
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
已知细菌大约每20min分裂一次，产生子代
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；
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
差速离心法
差速离心法是交替使用低速和高速离心，用不同强度的离心力使具有不同质量的物质分级分离的方法。此法适用于混合样品中各沉降系数差别较大组分的分离。
密度梯度离心法
可以同时使样品中几个或全部组分分离，具有良好的分辨率。离心时先将样品溶液置于一个由梯度材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组分以区带层分布于梯度柱中。
分离细胞器
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
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
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
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
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
15N
15N
14N
14N
14N
14N
15N
15N
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
14N/14N-DNA
15N/15N-DNA
实验预期：
全保留复制
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
子一代
子二代
亲代
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
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
实验预期：
分散复制
15N/14N
15N/14N
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
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
提取DNA离心
提取DNA离心
提取DNA离心
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
实验预期：
半保留复制
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
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
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
阅读事实，思考分析小组讨论回答问题：
思考:1.分析 离心处理后，为什么子一代 DNA 分子为杂合链带
2.归纳 子二代 DNA 分子有什么变化
归纳出现这种变化的原因。
以15N/15N-DNA为模板，半保留复制形成的子一代 DNA 分子，故为杂合链带。
二、积极思维：DNA分子是如何复制的
出现15N/14N-DNA和14N/14N-DNA
DNA进行了半保留复制
三、DNA分子通过半保留方式进行复制
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？
7.DNA复制的产物是什么？有何生物学意义
阅读教材，思考下列问题：
三、DNA分子通过半保留方式进行复制
1.DNA复制的概念是什么 时间？场所？
阅读教材，思考下列问题：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。（在新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。）
细胞分裂前的间期（有丝分裂前的间期、减数第一次分裂前的间期）
①真核生物主要在细胞核（线粒体、叶绿体）
②原核生物主要在拟核
③病毒在宿主细胞
三、DNA分子通过半保留方式进行复制
2.DNA复制过程怎么进行
阅读教材，思考下列问题：
三、DNA分子通过半保留方式进行复制
2.DNA复制过程怎么进行
阅读教材，思考下列问题：
解旋——利用细胞提供的能量，在解旋酶作用下，断开碱基对之间的氢键，螺旋的双链解开。
合成子链——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。
合成方向：子链的5'端→ 3'端（从子链的3’端开始延伸 ）
形成磷酸二酯键
三、DNA分子通过半保留方式进行复制
3.DNA复制过程需要哪些条件
4.DNA复制过程有何特点
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
边解旋边复制 (从过程上看)
半保留复制 (从结果上看)
三、DNA分子通过半保留方式进行复制
5.复制中形成的化学键有哪些？
6.准确复制的原因是什么？
7.DNA复制的产物是什么？有何生物学意义
阅读教材，思考下列问题：
一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子；DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，确保了遗传信息代代传递的连续性。
(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。
氢键
磷酸二酯键
将一个15N/15N的DNA分子放于14N的原料中复制n代，总结规律：
亲代DNA分子经 n 次复制后
子代DNA分子数：
含亲代母链的DNA分子数：
不含亲代母链的DNA分子数：
2n个
2个
2n-2个
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是：
2n＋1条
母链和子链的条数分别是：
2条
2n＋1-2条
四、DNA分子复制过程中规律总结
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，则经过n次复制后共需要消耗该脱氧核苷酸个数为：
m（ 2n－1）
第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为：
m ·2n－1
课堂小结
01
03
02
04
DNA是遗传物质
米西尔森和斯塔尔两位科学家设计了一个非常精巧的实验。
全保留复制
沃森和克里克：
半保留复制德尔布吕克 ：
分散复制
对DNA分子复制的推测
DNA分子通过半保留方式进行复制
积极思维
DNA分子复制过程中规律总结
DNA分子是如何复制的？
DNA分子通过半保留方式进行复制
亲代DNA分子经 n 次复制后
子代DNA分子数：
含亲代母链的
DNA分子数：
不含亲代母链的DNA分子数：
2n个
2个
2n-2个
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是：
2n＋1条
母链和子链的条数分别是：
2条
2n＋1-2条
沃森和克里克证明DNA分子复制方式是半保留复制(　)
证明DNA半保留复制的实验运用了同位素标记技术(　)
DNA分子复制方式的实验运用了噬菌体作为实验材料(　)
×
√
×
反馈练习
一、判断：
1.细菌在含15NH4Cl的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再移入含14NH4Cl的培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图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
A
反馈练习
二、单选
2.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
3.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
反馈练习
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
反馈练习
D
C
谢谢！

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