3.3DNA的复制（第1课时）高一下学期生物人教版必修二

第3节

DNA的复制遗传物质DNA复制的机制分析MECHANISMANALYSISOFDNAREPLICATIONOFGENETICMATERIALDNAREPLICATIONMOLECULARBIOLOGY第三章

基因的本质新课导入1.她们为什么长得这么像？2.什么是DNA的复制？DNA以什么样的方式复制？减数分裂和受精作用使生物的亲代与子代之间保持遗传性状的稳定性。遗传物质复制？提出问题对DNA复制的推测一假说一：半保留复制（沃森和克里克）提出假说(1)DNA复制时，DNA双螺旋

，互补碱基之间的______断裂。(2)解开的两条单链分别作为复制的

，游离的脱氧核苷酸根据

.原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。(3)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，这种复制方式称作

。解开氢键模板碱基互补配对半保留复制特点：形成的分子一半是新的，一半是旧的对DNA复制的推测一假说二：全保留复制提出假说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。假说三：分散复制亲代DNA双链被切成片段后合成，然后子、母双链聚集成“杂种链”。特点：一全新，一全旧特点：新旧都有，随机组合DNA半保留复制的实验证据二问题2：如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？问题1：这些观点各有不同，如何来证明那个观点是正确的？问题3：用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？问题4：该实验用什么元素做标记？为什么？问题5：如何测定子代DNA带有同位素的情况?区分亲代和子代DNA活动一：阅读课本P53-54,思考下列问题DNA半保留复制的实验证据二梅塞尔森斯塔尔1958年大肠杆菌（繁殖快，20min一代）同位素标记技术问题3：用什么方法能在实验中直观区分母链和子链？DNA半保留复制的实验证据二问题4：该实验用什么元素做标记？为什么？15N和14N，因为15N和14N是N元素的两种稳定的同位素（无放射性），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。先用含15N的培养液培养大肠杆菌转移到含14N的培养液继续培养亲代的母链带上15N标记新合成的子链带上14N标记DNA半保留复制的实验证据二问题5：如何测定子代DNA带有同位素的情况?也就是说，形成的不同密度的DNA分子应如何区分？密度梯度离心法14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(轻带)(中带)(重带)含15N的DNA比含14N的DNA密度大；利用密度梯度技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。≠差速离心法密度低高合作探究：如果亲代DNA的两条链全部都是含15N，把它放在含14N的培养液中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？尝试推理并画出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。DNA半保留复制的实验证据二演绎推理活动二：小组合作DNA半保留复制的实验证据二演绎推理1.假设DNA的复制是半保留复制15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N15N/15N重带15N/14N14N/14N15N/14N轻带中带中带提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心第二代第一代含14N的培养液不同复制方式的预期结果DNA半保留复制的实验证据二演绎推理2.假设DNA的复制是全保留复制15N15N14N14N14N14N14N14N15N15N14N14NPF1F215N15N15N/15N重带第二代第一代提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心含14N的培养液轻带重带轻带重带14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N不同复制方式的预期结果DNA半保留复制的实验证据二演绎推理3.假设DNA的复制是分散复制PF1F2第二代第一代提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心含14N的培养液重带15N/15N中带15N/14N混合中带15N/14N混合15N/14N15N/14N15N/14N15N/14N15N15N15N/14N15N/14N不同复制方式的预期结果证明DNA半保留复制的实验三实验验证第二代第一代提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心含14N的培养液重带15N/15N中带15N/14N排除全保留复制排除分散复制结论：证明DNA的复制是半保留复制得出结论14N/14N15N/14N轻带中带标记大肠杆菌转移培养提取DNA、离心观察记录实验过程大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代提出问题作出假说演绎推理实验验证得出结论假说演绎法推测可能的复制方式DNA是如何复制的？根据复制方式，预测实验结果进行实验，结果与半保留复制的预期相符DNA分子复制的方式是半保留复制半保留复制全保留复制分散型复制1、细菌在15N培养基中繁殖数代后，其DNA的含氮碱基均含有15N，然后再移入14N培养基中培养，提取其子代的DNA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⑤B.第二次分裂的子代DNA应为①C.第三次分裂的子代DNA应为③D.亲代的DNA应为⑤A课堂小测DNA复制的过程四利用3min时间，阅读课本55~56页，思考下列问题。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能精确复制的原因是什么？6、DNA复制有何生物学意义?DNA复制的过程四1、概念2、时期3、场所DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。细胞分裂前的

，随着染色体的复制而完成。(

的间期、

的间期)（真核生物）间期有丝分裂前减数分裂前真核生物：原核生物：病毒：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体拟核（主要）、细胞质（质粒DNA）宿主细胞内DNA复制的过程四在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（1）解旋：问题1：是什么物质将DNA双螺旋打开？解旋酶问题2：为什么这种物质可将DNA双螺旋打开？解旋酶可断开氢键4、复制的过程游离的脱氧核苷酸作为原料，按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氢键（2）合成子链注：氢键形成不需酶和能量4、复制的过程在DNA聚合酶催化下单个的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTADNA聚合酶5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'ATPATPDNA聚合酶：连接游离的脱氧核苷酸形成磷酸二酯键（2）合成子链合成方向：子链的5'端→3'端4、复制的过程DNA复制的过程四问题3：子链的合成是以什么为模板问题4：子链的合成需要什么原料？问题5：子链的合成遵循哪一原则？

问题6：将单个脱氧核苷酸连接起来依靠哪一物质？问题7：DNA的两条链是完全打开后，才开始合成子链吗？

母链（亲代DNA的两条链）4种游离的脱氧核苷酸碱基互补配对原则DNA聚合酶边解旋边复制CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。（3）重新螺旋，合成子代DNA方向：子链5’到3’4、复制的过程DNA复制的过程四模板原料酶能量DNA分子的两条链细胞中游离的脱氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶ATP5、条件提高DNA复制的效率①半保留复制②边解旋边复制③双向复制原核生物：单起点真核生物：多起点6、特点原