2024版新教材高中生物第3章基因的本質(zhì)第3節(jié)DNA的復制課件新人教版必修2

第3節(jié)DNA的復制課前自主預習案夯基提能?分層突破強化落實?學業(yè)達標高效課堂?實踐運用疑難解答?全程培優(yōu)課前自主預習案

沃森和克里克氫鍵兩條單鏈脫氧核苷酸堿基互補配對半保留復制二、DNA半保留復制的實驗證據(jù)1．實驗材料：________。2．實驗技術：運用__________技術和密度梯度離心技術。3．實驗過程：大腸桿菌同位素標記15NH4Cl14NH4ClDNA離心4．實驗結(jié)果(1)復制一次產(chǎn)生的DNA分子中，一條鏈含14N，另一條鏈含15N，DNA分子密度居中；(2)復制兩次產(chǎn)生的DNA分子中，有兩個DNA分子雙鏈均含______，另兩個DNA分子中一條鏈含15N，另一條鏈含14N。5．實驗結(jié)論：DNA的復制方式為__________。14N半保留復制三、DNA復制的過程1．DNA復制的概念、時間、場所(1)概念：以__________為模板合成子代DNA的過程。(2)時間：有絲分裂的______和____________________。(3)場所：主要是_________。親代DNA間期減數(shù)分裂Ⅰ前的間期細胞核2．DNA復制的過程能量解旋酶解開母鏈脫氧核苷酸DNA聚合酶堿基互補配對雙螺旋結(jié)構(gòu)3．特點(1)過程：____________。(2)方式：__________。4．準確復制的原因(1)DNA獨特的______結(jié)構(gòu)，為復制提供了精確的模板；(2)通過____________，保證了復制能夠準確地進行。5．意義：將________從親代細胞傳給子代細胞，保持了遺傳信息的______。邊解旋邊復制半保留復制雙螺旋堿基互補配對遺傳信息連續(xù)性知識應用·強化落實——效果·檢測·定向判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．證明DNA復制方式的實驗只能用同位素標記N。(

)2．在證明DNA復制方式的實驗中，從Ⅰ代開始細菌DNA分子中至少有一條鏈含14N。(

)3．DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的DNA中兩條鏈均是新合成的。(

)提示：×

DNA的組成元素有C、H、O、N、P，這幾種元素都有同位素，所以標記任何一種元素都可以?！烫崾荆骸?/p>

DNA的復制方式為半保留復制，所以子代DNA的兩條鏈中包含了一條母鏈和一條子鏈。夯基提能?分層突破課程標準概述DNA分子通過半保留方式進行復制1.通過DNA的復制，認同生命的延續(xù)與發(fā)展觀；理解遺傳信息，認同DNA的遺傳物質(zhì)觀。(生命觀念)2．分析DNA復制過程，歸納DNA復制過程中相關數(shù)量計算，提高邏輯分析和計算能力。(科學思維)3．運用假說—演繹法，探究DNA半保留復制。(科學探究)杰克遜是美國杰出的歌手、詞曲創(chuàng)作人、舞蹈家、表演家、慈善家，2009年6月25日辭世，享年50歲。多少歌迷為此心碎，多少人對此難以置信，難道我們真的永遠無法再看到他了嗎？一些生命復制技術專家相信，起死回生的復制技術成真，只是時間上的問題而已。要實現(xiàn)復制人的夢想，必須對DNA進行復制。請思考：(1)什么是DNA的復制？(2)DNA復制需要哪些條件？學習主題一對DNA復制的推測任務一

科學家在研究DNA的復制方式時，提出了兩種復制模式：全保留復制和半保留復制(如圖所示)請據(jù)圖回答問題：1．用什么技術區(qū)分來自模板DNA的母鏈與新合成的DNA子鏈？

提示：同位素標記技術。2．如何測定子代DNA帶有同位素的情況？

3．若DNA復制的方式為全保留復制，上述實驗結(jié)果會怎樣？

提示：對DNA進行離心，觀察其在離心管中的分布。提示：①親代大腸桿菌：提取DNA→離心→全部是重帶。②繁殖一代后取出：提取DNA→離心→1/2重帶、1/2輕帶。③繁殖兩代后取出：提取DNA→離心→1/4重帶、3/4輕帶。任務二在DNA復制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶，這兩種酶的作用分別是什么？提示：解旋酶的作用是將兩條脫氧核苷酸鏈打開，DNA聚合酶的作用是將單個的脫氧核苷酸連接到3′－端。任務三

DNA的復制為什么需要適宜的溫度和pH?提示：因為DNA復制過程需要酶的參與，而酶的活性受溫度和pH的影響。任務四

如果將DNA分子的兩條鏈用15N標記，轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，復制2次后，含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA鏈、含14N的DNA鏈各是多少？提示：2個、4個、2條、6條?！局攸c筆記】易錯提醒(1)該實驗在探究過程中使用的方法是假說—演繹法。(2)在實驗過程中一定要注意提取DNA的時間，應以大腸桿菌繁殖一次所用的時間為間隔。1.對DNA復制的推測假說遺傳物質(zhì)自我復制的假說提出者沃森和克里克內(nèi)容(1)解旋：DNA復制時，DNA的雙螺旋解開，配對堿基之間的氫鍵斷裂(2)復制：以解開的兩條母鏈作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵結(jié)合到作為模板的單鏈上特點新合成的每個DNA分子中，都保留了原來的DNA分子中的一條鏈，是半保留復制2.DNA半保留復制的實驗證據(jù)分析(1)實驗方法：同位素標記法和密度梯度離心法。(2)實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA分子密度居中。(3)實驗假設：DNA以半保留的方式復制。(4)實驗預期：離心后應出現(xiàn)3條DNA帶。①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標記的親代雙鏈DNA。②中帶(密度居中)：一條鏈為14N標記，另一條鏈為15N標記的子代雙鏈DNA。③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA。(5)實驗過程(6)過程分析①立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。②繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。③繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。(7)實驗結(jié)論：DNA的復制是以半保留方式進行的。

1．(合格考)下列有關探究DNA復制過程的說法，不正確的是(

)A．實驗利用了同位素標記法B．細胞有絲分裂一次意味著DNA復制一次C．密度梯度超速離心后，DNA在試管中的位置與相對分子質(zhì)量無關D．實驗結(jié)果說明了DNA具有半保留復制的特點答案：C解析：探究DNA復制的實驗中，用15N標記親代細胞的DNA，在含14N的培養(yǎng)液中連續(xù)分裂兩次(在每次分裂前的間期DNA都復制一次)，分別取分裂一次和分裂兩次的細胞DNA，進行密度梯度超速離心，DNA在試管中的位置取決于DNA所含同位素的情況，即相對分子質(zhì)量的大小。實驗結(jié)果說明了DNA具有半保留復制的特點。2．(合格考)細菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA離心分離，下圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯誤的是(

)A.子一代DNA應為②B．子二代DNA應為①C．子三代DNA應為④D．親代的DNA應為⑤答案：C解析：親代DNA全為15N，應為⑤，復制一次后，DNA一條鏈為15N，一條鏈為14N，應為②；復制兩次后形成4個DNA，其中2個全為14N，2個是一條鏈為15N，一條鏈為14N，應為①；復制三次后形成8個DNA，其中6個DNA全為14N，2個DNA的一條鏈為14N，一條鏈為15N，故C錯。3．(等級考)(不定項)“探究DNA的復制過程”實驗中，科學家設計了以NH4Cl為氮源培養(yǎng)大腸桿菌的同位素示蹤實驗，下列敘述正確的是(

)A．可先將大腸桿菌放入以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)B．15N/15N-DNA、15N/14N-DNA、14N/14N-DNA的密度各不相同C．可對每一代大腸桿菌直接做密度梯度離心，無需破碎細胞處理D．分析子一代與子二代的離心結(jié)果可得出DNA分子的復制方式答案：ABD解析：DNA分子的元素組成包括C、H、O、N、P，可將大腸桿菌放入以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中獲得雙鏈被15N標記的DNA分子，A正確；離心后15N/15N-DNA為重密度帶、15N/14N-DNA為中密度帶、14N/14N-DNA為輕密度帶，故三者的密度各不相同，B正確；需要將每一代大腸桿菌破碎，釋放出DNA分子進行密度梯度離心，會出現(xiàn)密度帶，C錯誤；子一代均為中密度帶，子二代1/2中密度帶、1/2輕密度帶，說明DNA分子的復制方式是半保留復制，D正確。學習主題二DNA的復制活動1閱讀教材P55～56，結(jié)合圖3－10，探究下列問題：1．DNA復制時有幾條模板鏈？新合成的DNA中的兩條鏈全是子鏈嗎？

2．DNA復制時，用什么方法識別DNA中哪一條鏈是母鏈，哪一條鏈是子鏈？DNA復制所形成的子代DNA是否是親代DNA鏈和子代DNA鏈隨機結(jié)合的？

提示：①兩條模板鏈(親代DNA分子解開螺旋的兩條鏈)。②不是，是一條母鏈和一條子鏈。提示：①同位素標記法。②不是，是親代DNA鏈與其互補的子鏈結(jié)合形成的子代DNA。3．若將某一試管中加入緩沖液、ATP、解旋酶、DNA模板和四種脫氧核苷酸，并置于適宜的溫度下，能否完成DNA的復制？并分析其原因。

4．若1個DNA含有m個腺嘌呤，則復制n次需要多少游離的腺嘌呤脫氧核苷酸？提示：不能。復制條件不完全，缺少DNA聚合酶等。提示：需m·(2n－1)個。因為1個DNA復制n次，共形成2n個DNA，其中有兩條脫氧核苷酸鏈為母鏈，不需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸。5．DNA復制具有準確性，那么在任何情況下，DNA復制產(chǎn)生的子代DNA與親代DNA都完全相同嗎？提示：不一定。DNA復制時，會受到各種因素的干擾，堿基序列可能會發(fā)生改變，從而使后代DNA與親代DNA堿基序列不同，導致遺傳信息發(fā)生改變。任務二根據(jù)圖1、圖2見【圖文聯(lián)動】思考下列問題：1．圖1中進行的是什么過程？發(fā)生的時期和場所是什么？

2．圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？分別作用于圖2中的哪個部位？abcd四條脫氧核苷酸鏈中，哪些鏈的堿基排列順序是相同的？提示：DNA復制；有絲分裂間期和減數(shù)分裂Ⅰ前的間期。真核生物DNA復制的場所有細胞核、線粒體、葉綠體；原核生物DNA復制的場所主要是擬核。提示：酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的堿基排列順序相同，b和d的堿基排列順序相同。3．從圖1中是否可以看出DNA復制是半保留復制？為什么？圖1所示的特點還有什么？可用什么方法檢測母鏈和子鏈？

4．DNA復制受到各種外界因素的干擾時，堿基序列會發(fā)生變化嗎？提示：可以，因為兩條母鏈進入到兩個子代DNA中，新形成的子代DNA中只有一條鏈是親代的母鏈。圖中還能看出DNA是邊解旋邊復制的；可采用同位素標記法檢測母鏈和子鏈。提示：堿基序列可能會發(fā)生改變，使后代DNA與親代DNA不同，遺傳信息也發(fā)生改變。任務三如圖為真核生物染色體上DNA復制過程的示意圖，請據(jù)圖分析DNA復制效率較高的原因。提示：(1)從多個起點開始進行復制；(2)邊解旋邊復制；(3)每個起點都是同時向兩個方向進行復制。DNA復制過程圖解任務二圖示1.全面理解DNA的復制(1)DNA復制的場所：主要是在細胞核。真核生物：細胞核、線粒體、葉綠體，其中主要場所是細胞核。原核生物：擬核、細胞質(zhì)(如質(zhì)粒的復制)。病毒：宿主細胞內(nèi)。(2)真核生物細胞核中DNA復制發(fā)生的時間：在體細胞中發(fā)生在有絲分裂前的間期；在有性生殖過程中發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ前的間期。(3)復制所需的酶是指一個酶系統(tǒng)，不僅僅是指解旋酶和DNA聚合酶，還包括DNA連接酶等。①解旋酶的作用是破壞堿基對間的氫鍵。②DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。③DNA連接酶的作用是連接DNA片段。(4)兩個子代DNA的位置及分開時間：復制產(chǎn)生的兩個子代DNA分子位于一對姐妹染色單體上，由著絲粒連在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時分開，分別進入兩個子細胞中。(5)DNA復制的方向：5′－端→3′－端2．DNA復制的有關計算將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復制n次，則：(1)DNA分子數(shù)①子代DNA分子數(shù)＝2n個。②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝2個。③不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)＝(2n－2)個。(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條。②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)：若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸m(2n－1)個；第n次復制，消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1個?！局攸c筆記】1．巧記DNA的復制——“一所，兩期，三步，四條件”“一所”是指復制的場所主要是細胞核；“兩期”是指復制的時期主要是有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂Ⅰ前的間期；“三步”是指“三個步驟”即解旋、形成子鏈、母鏈與子鏈形成新的DNA；“四條件”是指原料、模板、能量和酶。2．DNA復制相關計算時四個易錯點(1)復制次數(shù)：“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區(qū)別：前者包括所有的復制，后者只是最后一次復制。(2)堿基數(shù)目：注意堿基的數(shù)目單位是“對”還是“個”。(3)復制模板：在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA都只有兩個。(4)關鍵詞語：看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關鍵詞。

1．(合格考)下圖為某真核細胞中DNA復制過程模式圖，下列分析正確的是(

)A．酶①和酶②均作用于氫鍵B．該過程的模板鏈是a、d鏈C．該過程中的c、d鏈結(jié)構(gòu)相同D．DNA的復制是半保留復制答案：D解析：圖中酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氫鍵，后者作用于磷酸二酯鍵，A項錯誤；該過程中a、b鏈為模板鏈，c、d鏈分別是以a、b鏈為模板合成的子鏈，c、d鏈堿基互補，B、C項錯誤；DNA的復制是半保留復制，D項正確。2．(合格考)下列關于真核細胞中DNA復制的敘述，錯誤的是(

)A．子鏈的延伸方向是5′→3′B．復制過程不需要能量的驅(qū)動C．復制主要發(fā)生在細胞核中D．復制是邊解旋邊復制的過程答案：B解析：DNA復制時，DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸，A正確；復制過程需要消耗能量，需要能量的驅(qū)動，B錯誤；真核細胞中DNA主要分布在細胞核中，因此復制主要發(fā)生在細胞核中，C正確；DNA的邊解旋邊復制是DNA復制的特點，即復制是邊解旋邊復制的過程，D正確。3．(等級考)如圖為真核生物染色體上DNA分子復制過程示意圖，有關敘述錯誤的是(

)A．圖中DNA分子復制是從多個起點同時開始的B．圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的C．真核生物DNA分子復制過程中解旋酶作用于氫鍵D．真核生物的這種復制方式提高了復制速率答案：A解析：分析題圖可知，圖中的三個復制起點復制的DNA片段的長度不同，圈比較大的表示復制開始的時間較早，因此DNA分子復制的起始時間不同，A錯誤；DNA分子的復制過程是邊解旋邊復制的，B正確；DNA分子的復制首先要在解旋酶的作用下使雙鏈間的氫鍵斷裂，C正確；真核生物的DNA分子復制具有多個起點，這種復制方式加速了復制進程，提高了復制速率，D正確。4．(等級考)(不定項)用一個32P標記的噬菌體侵染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個。下列敘述正確的是(

)A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等B．噬菌體DNA含有(2m＋n)個氫鍵C．該噬菌體繁殖4次，子代中只有14個含有31PD．噬菌體DNA第4次復制共需要8(m－n)個腺嘌呤脫氧核苷酸答案：ABD解析：噬菌體侵染細菌時，只有DNA進入細菌并作為模板控制子代噬菌體的合成，其DNA的復制及表達需要大腸桿菌提供原料、酶和ATP等，A正確；DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個，T有（m－n）個，因此氫鍵個數(shù)＝2（m－n）＋3n＝（2m＋n）個，B正確；子代噬菌體中有16個含31P，C錯誤；噬菌體DNA第4次復制共需要腺嘌呤脫氧核苷酸＝（m－n）·24－1＝8（m－n）個，D正確。強化落實?學業(yè)達標網(wǎng)絡建構(gòu)主干落實1.DNA復制需要DNA模板、4種脫氧核苷酸原料以及酶和能量。2．DNA復制的特點是邊解旋邊復制和半保留復制。3．DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復制提供了精確的模板；通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。4．DNA通過復制，保持了遺傳信息的連續(xù)性。高效課堂?實踐運用1.下列關于人體細胞內(nèi)DNA復制的敘述，錯誤的是(

)A．主要在細胞核內(nèi)復制B．復制以兩條DNA母鏈為模板C．復制以4種核糖核苷酸為原料D．DNA復制會消耗能量答案：C解析：由于DNA主要分布在細胞核內(nèi)，所以DNA的復制主要發(fā)生在細胞核內(nèi)，A正確；DNA復制時分別以兩條鏈為模板進行復制，B正確；DNA的基本組成單位為脫氧核苷酸，所以復制時以4種脫氧核苷酸為原料，C錯誤；DNA復制時需消耗能量(ATP)，D正確。2．某DNA的兩條鏈均被3H標記，將該DNA在不含標記元素的環(huán)境中連續(xù)復制兩次，則所形成的4個子代DNA分子為(

)答案：C解析：DNA是半保留復制，一個雙鏈均被3H標記的DNA復制兩次后形成的4個DNA中，只有兩分子DNA被3H標記。3．下列關于DNA復制過程的順序，正確的是(

)①互補堿基對之間氫鍵斷裂②互補堿基對之間氫鍵連接③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對⑤子鏈與母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)A．①③④②⑤B．③①⑤④②C．①④②⑤③D．③①④②⑤答案：D解析：DNA復制的基本過程是：解旋→合成子鏈→雙鏈螺旋化，在解旋時互補堿基對之間的氫鍵斷裂，在合成子鏈時重新形成新的氫鍵。4．在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿