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人教版（2019）生物学必修二《遗传与进化》
第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
Ⅰ
DNA分子的复制方式
Ⅱ
DNA分子的复制过程
Ⅲ
练习与应用
创设情境，导入新课
果蝇DNA的电镜照片
DNA是以什么方式复制的？
提出问题：
科学探究第一步
01
一、DNA分子的复制方式
（1）半保留复制
（2）全保留复制
（3）弥散复制
（分散复制）
沃森、克里克：DNA复制时，DNA双链螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的2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上。新合成的DNA分子都保留了原DNA分子中的一条链。
以两条母链为模板合成两条DNA子链，子代DNA中母链重新结合，两条子链彼此结合成另一个子代DNA分子。
亲代DNA将断裂成长度约10bp的短片段；然后以这些亲本片段为模板，合成同样长短的新的DNA片段，最后再将这些新旧短片段混合连接形成完整的DNA链。
科学探究第二步
作出假说:
半保留复制
全保留复制
分散复制/弥散复制
+
+
+
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中两条链的一部分片段
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链
学生活动：DNA复制方式的探索
DNA复制方式的探索
DNA是肉眼看不可见的，如何直观地区别母链和子链呢？
（提示：可选用化学方法）
如果选择同位素进行标记？
问题1
问题2
DNA复制方式的探索
用什么方法可以将不同N原子标记的DNA区分开？
问题3
15N和14N的相对原子质量不同
15N/15N
15N/14N
14N/14N
轻带
中带
重带
密度梯度离心
如果将亲代DNA用15N标记，放在14N的环境中进行培养，再对子代的DNA进行离心，结果会怎样分布？
问题4
演绎推理：
科学探究第三步
2、实验技术： 同位素标记技术、密度梯度离心技术
1、实验者： 梅塞尔森、斯塔尔
3、实验过程：
（1）用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，得到DNA被15N标 记的大肠杆菌。
（2）将大肠杆菌转移至的普通培养基中培养，在不同时刻收集 大肠杆菌，提取DNA进行离心，记录离心后DNA的位置。
实验验证：
证明DNA是半保留复制的实验
科学探究第四步
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
14N/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
提取DNA，离心
密度
低
高
转移到含14NH4Cl的培养液中
细胞分裂1次
提取DNA，离心
提取DNA，离心
15N/15N-DNA
细胞再分裂1次
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。
大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代
作出假说
演绎推理
实验验证
2．推测可能的复制方式
3．推理几种复制模式下得到子一代、子二代DNA的可能情况，预测可能实验结果
5．结论：DNA复制方式是半保留复制
1．DNA是如何复制的
提出问题
半保留复制
全保留复制
分散复制
假说——演绎法
4．证明DNA半保留复制实验—1958年美国梅塞尔森和斯塔尔的大肠杆菌培养实验
得出结论
DNA半保留复制的实验证据
DNA复制方式的探索
若每一代用解旋酶处理后，再进行密度梯度离心，结果会如何？
拓展1
DNA复制方式的探索
复制n代后的条带情况
拓展2
标记对象：（1个含15N的亲代DNA放在不含15N的培养液复制n次） 含15N 含14N 只含15N
只含14N
2n个子代DNA分子
2n+1条脱氧核苷酸链
2
2n-2
2n
0
2
2n+1-2
DNA复制的相关计算
02
二、DNA分子的复制过程
1.概念：
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
2.时间：
真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体
原核细胞：拟核区（主要），质粒；
病毒：宿主细胞中（如：噬菌体侵染大肠杆菌）
细胞分裂前的间期
3.场所：
DNA复制的过程
DNA复制的过程
能量
解旋
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
双螺旋结构
DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能
作用位点：磷酸二酯键
作用：连接两个相邻的脱氧核苷酸。
DNA复制的过程
DNA复制的过程
5.特点：
（1）边解旋边复制 （2）半保留复制（3）多起点复制
6.意义：
将____________从亲代传给子代，
保持了____________的连续性。
遗传信息
遗传信息
7.DNA精准复制的原因：
(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。
03
三、练习与应用
具有互补碱基序列的DNA单链，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的杂合双链区。不能互补的区域则会形成环。常作为鉴定不同物种间亲缘关系远近的证据。
杂合双链区的比例越大，则亲缘关系越近
分析甲乙丙三种生物的亲缘关系
科学 技术 社会
1．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。
说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。
巩固练习
巩固练习
2．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是(　　)
A．含有15N的DNA分子有两个
B．含有14N的DNA分子占总数的7/8
C．第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个
D．复制共产生16个DNA分子
解析：
A.由于DNA分子的复制是半保留复制，亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有两个；
B.该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故所有DNA分子都含14N；
C.根据碱基互补配对原则，DNA分子含有100个碱基对，其中腺嘌呤有60个，则胞嘧啶有40个，第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数＝24－1×40＝320(个)；
D.1个DNA分子经过4次复制，共产生DNA分子数＝24＝16(个)。
B
巩固练习
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，原因是什么？
一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记。
课堂小结
1．尝试写出本节的概念关系图或知识网络图；
2．针对性训练练习册相应内容。
课后作业
感谢聆听，
敬请指导！

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