【课件】第三章第3节DNA的复制(3课时）+课件高中生物人教版必修2.pptx

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1、问题导入恐龙能否复活？（1）如果现在要复活恐龙，我们应该怎么办？获得恐龙的DNA分子，让DNA进行复制。（2）DNA作为遗传物质，是如何进行复制的？为了保证遗传信息的精确传递，怎样保证DNA准确复制？3.3 DNA的复制DNA半保留复制的实验证据一一对DNA复制的推测目目标标CONTENTS二二DNA复制的过程三三半保留复制全保留复制分散复制这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？一.对DNA复制的推测(1)半保留复制(沃森和克里克提出）形成的分子一半是新的，一半是旧的(2)全保留复制新复制出的分子直接形成，全部是新的（3）分散复制亲代DNA分子分散到新复制出的分子每条链上（一）提出问题

2、 DNADNA以什么方式复制？以什么方式复制？(1)(1)半保留复制(沃森和克里克沃森和克里克）半保留复制全保留复制分散复制有人质疑有人质疑问题问题1：这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？提出提出一.对DNA复制的推测DNADNA以以半保留方式复制（全保留、分散）复制（全保留、分散）（二）作出假设 问题问题2：要通过实验要通过实验“探究探究DNADNA复制是哪种方式？复制是哪种方式？”关键思路是什么关键思路是什么？关键思路：关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA问题问题3：DNADNA是肉眼看不可见的，是肉眼看不可见的，如何做区分如何做

3、区分亲代和子代的亲代和子代的DNDNA A呢？呢？梅塞尔森斯塔尔1958年同位素标记技术同位素标记技术大肠杆菌（繁殖快，（繁殖快，20min一代）一代）一.对DNA复制的推测资料：资料：15N和和14N是是N元素的元素的两种两种稳定的同位素稳定的同位素，这两种同位素的，这两种同位素的相对原子质量不同，相对原子质量不同，含含15N的的DNA比含比含14N的的DNA密度大。密度大。1414N N/1414NNDNADNA1515N N/1414NNDNADNA1515N N/1515NNDNADNA(轻带)(中带)(重带)密度梯度离心技术密度梯度离心技术利用利用离心技术可以在试管中区分含有可以在试

4、管中区分含有不同不同质量质量N N元素的元素的DNADNA。一.对DNA复制的推测15NH4Cl14N/14N-DNA繁殖若干代繁殖若干代15N/15N-DNA目的？目的？得到的得到的大肠杆菌DNA几乎都是几乎都是1515N N标记的标记的同位素标记技术同位素标记技术同位素标记技术同位素标记技术一.对DNA复制的推测15N/15N-DNA14NH4Cl再分裂一次再分裂一次分裂一次分裂一次提取DNA离心提取DNA离心？哪哪个个位位置置？哪哪个个位位置置同位素标记技术同位素标记技术同位素标记技术同位素标记技术密度梯度离心技术密度梯度离心技术一.对DNA复制的推测活动1：请同学们自主学习课本请同学们

5、自主学习课本P P53-5453-54，小组合作思考讨论完成问题。，小组合作思考讨论完成问题。尝试画出尝试画出1 1个个DNADNA分子分别分子分别按照按照半保留复制半保留复制、全保留复制全保留复制的方式的方式复制两次复制两次的图解模型。的图解模型。要求要求：（1 1）限时限时2 2分钟分钟，小组做好分工，所有成员全力以赴，全身心投入。，小组做好分工，所有成员全力以赴，全身心投入。（2 2）确定小组发言人，做好展示准备，并）确定小组发言人，做好展示准备，并做好评价与质疑的准备。做好评价与质疑的准备。一.对DNA复制的推测15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NP

6、F1F215N15N15N/15N 重带重带15N/14N14N/14N15N/14N轻带轻带中带中带中带中带第二代第二代第一代第一代提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心含含1414N N的培养液的培养液（三）演绎推理 1.1.假设假设DNADNA的复制的复制是是半保留复制一.对DNA复制的推测第二代第二代含含1414N N的培养液的培养液第一代第一代提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心15N15NPF1F214N14N提出提出DNADNA离心离心重带重带轻带轻带重带重带轻带轻带重带重带15N15N15N15N14N14N14

7、N14N14N14N15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N（三）演绎推理 2.2.假设假设DNADNA的复制的复制是是全保留复制一.对DNA复制的推测 只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。实验者：实验材料：实验方法：梅塞尔森和斯塔尔大肠杆菌同位素标记技术实验过程：让大肠杆菌在15NH4Cl的培养若干代，再放置在14NH4Cl培养。实验原理：实验结果：离心后应出现三条DNA带重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标 记的子代双

8、链DNA。轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。二.DNA半保留复制的实验证据 （四）实验验证 结论：证明DNA的复制是半保留复制排除DNADNA的复制的复制是是全保留复制排除DNADNA的复制的复制是是分散型复制亲亲 代代子一代子一代子二代子二代细胞再分细胞再分裂一次裂一次15N14N15N15N14N14N转移到含转移到含1414NHNH4 4ClCl的培的培养液中养液中细胞分细胞分裂一次裂一次15N14N提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心提出提出DNADNA离心离心（五）实验结论 二.DNA半保留复制的实验证据提出问题提出问题作出假设作出假设得出结

9、论得出结论演绎推理演绎推理实验验证实验验证证明证明DNADNA半保留复制的实验半保留复制的实验DNADNA以半保留方式复制（全保留、分散）以半保留方式复制（全保留、分散）推推理理、探探究究几几种种复复制制模模式式下下得得到到子子代代DNADNA的可能情况，预测可能实验结果的可能情况，预测可能实验结果DNADNA以半保留方式进行复制以半保留方式进行复制证明证明DNADNA半保留复制的实验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情景材料情景材料1 1：沃森和克里克在发表沃森和克里克在发表DNADNA双螺旋结双螺旋结构的那篇著作短文的构的那篇著作短文的结尾处写道：结尾处写道：“值值得

10、注意的是，得注意的是，我们提出的这种我们提出的这种碱基特异碱基特异性配对方式性配对方式，暗示着遗传物质进行，暗示着遗传物质进行复制复制的一种可能的机制的一种可能的机制”。问题问题5：碱基互补配对原则暗示碱基互补配对原则暗示DNADNA的复制机制可能是怎样的的复制机制可能是怎样的？暗示暗示DNADNA的复制可能要先解开的复制可能要先解开DNADNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。合成互补链。问题问题6：DNADNA以什么方式复制以什么方式复制？三.DNA复制的过程DNADNA复制的复制的概念是什是什么么?时间？场所？DNADNA复制过程需要复制

11、过程需要哪些哪些条件?简述简述DNADNA复制复制过程怎怎么进行么进行?DNADNA复制过程有何复制过程有何特点?精确复制的原因精确复制的原因有何生有何生物学物学意义？活动2：请同学们自主阅读教材请同学们自主阅读教材P P55-5655-56，小组合作思考讨论完成问题。，小组合作思考讨论完成问题。三.DNA复制的过程概念概念场所场所时期时期条件条件DNADNA的的复复制制是是指指以以亲代DNA为模板（半保留复制）合成子代合成子代DNADNA的过程。的过程。主要是在细胞核(在在线线粒粒体体、叶叶绿绿体体和和原原核核生物拟核中生物拟核中)细胞分裂（细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的）前的间期DNA

12、DNA的的复复制制模板原料酶能量亲代DNA分子中的中的两条母链以细胞中以细胞中游离的的4种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等等ATP等等三.DNA复制的过程在在ATP的的驱动下，驱动下，解旋酶将将DNADNA部分双螺旋的两条链的两条链碱基对碱基对氢键解开。解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA35CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ATP解旋酶解旋酶（一）解旋 三.DNA复制的过程游离的4种脱氧核苷酸按按碱基互补配对原则随随机机CCGTA

13、GTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键（二）合成子链 地与两条母地与两条母链的链的碱基配对，碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。三.DNA复制的过程在在DNA聚合酶的的催催化化下下从子链的5端把把子链的子链的脱脱氧核苷酸氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。聚合成脱氧核苷酸链。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT

14、ACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶53TATGCATGATCGAGCTT53ATPATP 合成方向：子链的子链的5端 3端形成形成磷酸二酯键（二）合成子链 三.DNA复制的过程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA35ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT53TAGCCGTATAGCCGATAT35TTACGCGTATATATA53（三）重新螺旋形成子代DNA分子 每条新链与与其其对应的模板链盘盘绕绕成成双双螺旋螺旋结构。结构。三.DNA复制的过程三.DNA复制的过程真核生物 DN

15、A 的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。多个起点不一定同时复制原核生物 DNA 的复制只有一个起点。真核生物与原核生物DNA复制的区别特点精确复制的原因意义 方向结果半保留复制；边解旋边不连续复制；双向复制；真核生物有多个复制起点（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子从子链的5 端向 3 端延伸DNA复制的过程三.DNA复制的过程 实战训练实战训练1.下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是A.D

16、NA分子在酶的作用下水解成脱氧核苷酸，酶催化碱基对之间的连接B.在复制过程中解旋和复制是同时进行的C.解旋酶能使双链DNA解开，并且不需要消耗ATPD.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子 实战训练实战训练2.2.如图为真核生物如图为真核生物DNADNA复制过程示意图，有关分析错误的是复制过程示意图，有关分析错误的是()A.DNA具有半保留复制、边解旋边复制的特点 B.DNA复制时两条子链的延伸方向相同 C.DNA不同起点的复制是不同步进行的 D.多起点双向复制提高了DNA的合成速率活动探究1：将将含有15N的DNA分子放在含有放在含有1 14N的培养基上培养，复制上培养，复制n次，则：

17、次，则：(1)DNA分子数：子代DNA(含含1414N)N)分子数是多少？含有亲代DNA链的子代DNA(1515N)N)分子数是多少？不含亲代链的子代DNA(只含只含1414N)N)分子数是多少？(2)脱氧核苷酸链数：子代DNA分子中脱氧核苷酸链数是多少？亲代脱氧核苷酸链数(1515N)N)是多少？新合成的脱氧核苷酸链数(14N)是多少？四.DNA复制的相关计算亲亲 代代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N复制1次复制2次复制3次248=21=22=23四.DNA复制的相关计算将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：(1)DNA分子数：子代

18、DNA(含含1414N)N)分子数含有亲代DNA链的子代DNA(15N)分子数不含亲代链的子代DNA(只含只含1414N)N)分子数2n个2个(2n2)个(2)脱氧核苷酸链数：子代DNA分子中脱氧核苷酸链数亲代脱氧核苷酸链数(15N)新合成的脱氧核苷酸链数(14N)2n1条2条(2n12)条四.DNA复制的相关计算 实战训练实战训练1.1.将用将用1515N N标记的一个标记的一个DNADNA分子放在含有分子放在含有1414N N的培养基中，让其复制的培养基中，让其复制三次，则含有三次，则含有1515N N的的DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子的比例是：（分子的比例是：（）A A

19、1/2 B1/2 B1/4 C1/4 C1/6 D1/6 D1/81/8活动探究活动探究2 2：将普通的大肠杆菌（DNA含14N）放在含1515N N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸脱氧核苷酸m个，（1）1 1次次复制复制需要该游离该游离的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸多少个？（2）2 2次次复制呢需要该游离该游离的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸多少个？（3）n n次次复制呢需要该游离该游离的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸多少个？四.DNA复制的相关计算(3)游离脱氧核苷酸数：1414N N1515N N1414N N1515N N1515N N1515N N1515N N1515N N复制复制2 2次

20、：次：1414N N1414N N亲代亲代汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品1414N N1414N N1515N N1515N N复制复制1 1次：次：将普通的大肠杆菌（DNA种含14N）放在含1515N N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸脱氧核苷酸m个（1）1次复制需要该游离的脱氧核苷酸（2）2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸（3）n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸四.DNA复制的相关计算活动探究活动探究3 3：将普通的大肠杆菌（DNA种含14N）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸脱氧核苷酸m个，（1）第1次复制需要该游离的脱氧核苷酸多少个？（2）第2次复制

21、呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？（3）第n次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸多少个？四.DNA复制的相关计算1414N N1515N N1414N N1515N N1515N N1515N N1515N N1515N N复制复制2 2次：次：1414N N1414N N亲代亲代汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品1414N N1414N N1515N N1515N N复制复制1 1次：次：将普通的大肠杆菌（DNA种含14N）放在含1515N N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有脱氧核苷酸脱氧核苷酸m个，（1）第1次复制需要该游离的脱氧核苷酸（2）第2次复制呢需要该游离的脱氧核苷酸（3）第n次复制呢需

22、要该游离的脱氧核苷酸四.DNA复制的相关计算2.某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（是第几代）（）A三次（第四代）B四次（第五代）C五次（第六代）D六次（第七代）解析:经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000(2n1)200，得n4。选择：B 实战训练实战训练3.一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是()A.1/2 B.1/4 C.1/6 D.1/84.一个由15N标记的DNA分子，放在没有标记的环境中培养，复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的()()A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/25 实战训练实战训练第一注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。第二第三注意碱基的单位是“对”还是“个”。切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸链的DNA分子仅有两个。第四看清试题中问的是“DNA分子数”？还是“链数”？是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。关于“DNA复制”的四点“注意”