第三章基因的本质第3节DNA的复制【教学目标】（一）知识目标：1.概述DNA分子的复制2.探讨DNA复制的生物学意义。（二）能力目标：1.了解DNA分子半保留复制实验的设计思路和方法。（三）情感态度和价值观：（1）理解结构与功能的内在联系。【重点难点】重点：（1）DNA分子复制的条件、过程和特点。难点：（1）DNA分子复制的过程。【教具准备】1.教学课件。【课时安排】 1课时【新知导学】的过程。复制概念：以亲代为模板合成子代复制时间：，也在复制场所：主要在进行复制。：以D复制过程：①?为模板；以N为原料。③：两条链是A复制结果：1DNA→2个DNA（完全相同）复复制条件：制复制方式：（DNA=母链+子链）复制特点：遗传：DNA通过复制使从亲代传给子代，保持了的连续性。复制意义：变异：复制差错★基因突变（产生可遗传变异）【教学过程】情景导入：一份重要的文件要留下完全相同的副本，最好的办法是将它复印一份。作为遗传物质DNA，在传递遗传信息时也要进行复制，DNA是如何复制的呢？一、课前三分钟：检查【新知导学】二、师生互动探究点（一）：对DNA复制的推测师：关于DNA分子是如何复制的，在早期的研究中，科学家们提出了三个模型，即：全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。沃森和克里克在提出DNA分子双螺旋结构模型后，又提出了DNA分子半保留复制的假说，他们认为：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补配对的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依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。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称为半保留复制
第三章 基因的本质 第3节 DNA的复制 【教学目标】 （一） 知识目标: 1. 概述DNA分子的复制。 2.探讨DNA复制的生物学意义。 （二）能力目标： 1. 了解DNA分子半保留复制实验的设计思路和方法。 （三）情感态度和价值观： （1）理解结构与功能的内在联系。 【重点难点】 重点：（1）DNA分子复制的条件、过程和特点。 难点：（1）DNA分子复制的过程。 【教具准备】1.教学课件。 【课时安排】 1课时 【教学过程】 情景导入：一份重要的文件要留下完全相同的副本，最好的办法是将它复印一份。作为遗传物质DNA，在传递遗传 信息时也要进行复制，DNA是如何复制的呢？ 一、课前三分钟： 检查【新知导学】 二、师生互动 探究点（一）：对DNA复制的推测 师：关于DNA分子是如何复制的，在早期的研究中，科学家们提出了三个模型，即：全保留复制模型、弥散复制模 型和半保留复制模型。 沃森和克里克在提出DNA分子双螺旋结构模型后，又提出了DNA分子半保留复制的假说，他们认为：DNA分 子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补配对的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的 脱氧核苷酸依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。由于新合成的每个DNA分子中，都 保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称为半保留复制
师：如证明DNA是全保留复制还是半保留复制？探究点（二）：DNA半保留复制的实验证据1.实验材料：大肠杆菌师：DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA呢？该实验运用了哪些技术？实验中是如何区分亲代DNA和子代DNA的?2.技术：同位素示踪技术、密度梯度离心技术师：离心后的重带、轻带、中带表示DNA分子的双链构成是怎样的？3.实验过程：（20分钟繁殖一代）（展示实验过程）大肠杆菌→在含15N标记的NH4CI培养液中繁殖若干代→转移到含14N的培养基上培养O时提取DNA并离心→在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA^20min提取DNA并离心离心，记录离心后试管中DNA的位置40min提取DNA并离心4.预测实验结果：0时→重带；20min时一→中带；40min→1/2中带、1/2轻带5.结论：实验结果与预期吻合，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。典例1：一个有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.1/10B.1/55C.1/16D.1/25【达标训练1】1-1：一个双链DNA分子为第一代，经过3次自我复制，在第四代DNA分子中，有几条第一代脱氧核苷酸的长链（）A.2B.4C. 8D. 16探究点（三）：DNA分子复制的过程（重、难点）生：回顾有丝分裂和减数分裂的过程，说出DNA复制的时间。1.DNA复制的时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。思考：无丝分裂过程中DNA复制吗？2.DNA复制的场所：讨论：科学家用放射性元素标记的胸苷培养洋葱根尖，过一段时间，发现放射性主要出现在根尖分生区细胞的细胞核附近，根据这一事实分析DNA复制的场所是什么？归纳：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体讨论：原核细胞二分裂时DNA复制吗？复制的场所是哪里？3.DNA复制的过程师：DNA复制过程大体分为三个阶段：（1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，DNA分子的两条脱氧核苷酸链中配对的碱基之间的氢键断裂，两条螺旋的双链解开。解旋的实质是使连接碱基对的氢键断裂，两条螺旋的双链解开为单链，解开的两条单链叫“母链”，即：模板链。（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，在DNA聚合酶等酶的作用下，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。（3）形成子代DNA分子：随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时，每条子链与其相对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而形成各包含一条母链和一条子链的2个完全相同的DNA分子。4.DNA复制过程的特点：（边解旋边复制：解旋与复制是同时进行的；半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了一条母链，只有一条链是新合成的。）5.DNA复制的条件（①模板：亲代DNA解旋开的两条母链；②原料：4种游离的脱氧核苷酸；③酶：解旋酶、DNA聚合酶等多种酶）能量：ATP）6.DNA复制的结果一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。若一个DNA分子分子n次，形成的DNA为2h7.保证DNA"准确"复制的原因：（1）DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板
师：如何证明DNA是全保留复制还是半保留复制？ 探究点（二）：DNA半保留复制的实验证据 1. 实验材料：大肠杆菌 师：DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA呢？该实验运用了哪些技术？实验中是如何区分亲代DNA和子代 DNA的？ 2. 技术：同位素示踪技术、密度梯度离心技术 师：离心后的重带、轻带、中带表示DNA分子的双链构成是怎样的？ 3. 实验过程：（20分钟繁殖一代）（展示实验过程） 大肠杆菌→在含 N标记的NH Cl培养液中繁殖若干代→转移到含 N的培养基上培养 0时提取DNA并离心 →在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA 20min提取DNA并离心 离心，记录离心后试管中DNA的位置 40min提取DNA并离心 4. 预测实验结果： 0时→重带；20min时→中带；40min→1/2中带、1/2轻带 5.结论：实验结果与预期吻合，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。 典例1：一个有 N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 【达标训练1】1-1：一个双链DNA分子为第一代，经过3次自我复制，在第四代DNA分子中，有几条第一代脱氧核 苷酸的长链 （ ） A．2 B．4 C．8 D．16 探究点（三）：DNA分子复制的过程（重、难点） 生：回顾有丝分裂和减数分裂的过程，说出DNA复制的时间。 1.DNA复制的时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。 思考：无丝分裂过程中DNA复制吗？ 2.DNA复制的场所： 讨论：科学家用放射性元素标记的胸苷培养洋葱根尖，过一段时间，发现放射性主要出现在根尖分生区细胞的细胞 核附近，根据这一事实分析DNA复制的场所是什么？ 归纳：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 讨论：原核细胞二分裂时DNA复制吗？复制的场所是哪里？ 3.DNA复制的过程： 师：DNA复制过程大体分为三个阶段： （1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，DNA分子的两条脱氧核苷酸链中配对的碱基之间的氢键断 裂，两条螺旋的双链解开。解旋的实质是使连接碱基对的氢键断裂，两条螺旋的双链解开为单链，解开的两条单链 叫“母链”，即：模板链。 （2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，在DNA聚合酶等酶的作用 下，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。 （3）形成子代DNA分子：随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时，每条子链与其相对应的母链盘 绕成双螺旋结构，从而形成各包含一条母链和一条子链的2个完全相同的DNA分子。 4.DNA复制过程的特点： （边解旋边复制：解旋与复制是同时进行的；半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了一条母链，只有一 条链是新合成的。） 5.DNA复制的条件： （①模板：亲代DNA解旋开的两条母链；②原料：4种游离的脱氧核苷酸；③酶：解旋酶、DNA聚合酶等多种酶； ④能量：ATP） 6.DNA复制的结果： 一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。若一个DNA分子分子n次，形成的DNA为2 。 7.保证DNA“准确”复制的原因： （1）DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 15 4 14 15 n
（2）碱基互补配对原则，保证复制准确无误8.DNA复制的意义：DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。讨论：通过学习，我们知道了DNA分子严格地遵循碱基互补配对原则，那么是否代表DNA分子的复制完全没有差错?典例2：实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是（）①酶②游离的脱氧核苷酸③ATP④DNA分子③mRNA③tRNA①适宜的温度③适宜的酸碱度A.023056B.234560C.234508D.023008【达标训练2】2-1：某DNA分子中含有1000个碱基对（P元素只是32P）若将该DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中，让其复制两次，则子代DNA分子的相对分子质量平均比原DNA分子（）A：减少1500B.增加1500C：减少1000D.增加1000典例3：DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则DNA分子复制3次需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（）A.7 (a-m) B. 8(a-m) C.7 (1/2a-m)D. 8 (2a-m)【达标训练3】3-1：某双链DNA分子中共有含N碱基1400个，其中一条单链上（A+T）／（C+G）=2：5。问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目是（）A.840B.200C.600D.800【规律与方法】DNA复制的有关计算（1）一个DNA分子复制n次，产生的子代DNA分子总数为2"，产生的DNA单链为2n×2=2n+1。（2）一个DNA分子不论复制多少代，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数总是2个，母链也只有2条，所以，复制n次后，含亲代DNA链的DNA分子数占子代DNA分子总数的比例为2/2"，即1/2n-1；子代DNA分子所含的亲代DNA链占子代DNA中脱氧核苷酸链的比为2/2n+1，即：1/2"。（3）复制所需的某游离脱氧核苷酸数=a×（2h-1），其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA（即作模板的亲代DNA）分子中的数量，n为复制次数。（4）在第n次复制时，共需消耗某游离的脱氧核苷酸数=a×2n-1个。【评价反馈】抽象问题直观教学，学生更易掌握，是全部学生都能掌握。【知识结构】概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA的过程时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期过程：边解旋边复制特点：半保留复制DNA的复制条件：模板、原料、能量、酸结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子①双想旋结构基础：②碱基互补配对原则意义：保持了遮传信息的连续性【布置作业】课后练习题，课后配套练习。【板书设计】第三节DNA的复制一、复制的方式：半保留复制二、、复制的条件：模板、酶、原料、能量等三、复制的过程解旋一—合成子链—螺旋四、复制的意义：传递遗传信息
（2）碱基互补配对原则，保证复制准确无误。 8.DNA复制的意义： DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。 讨论：通过学习，我们知道了DNA分子严格地遵循碱基互补配对原则，那么是否代表DNA分子的复制完全没有差 错？ 典例2：实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是 ( ) ①酶 ②游离的脱氧核苷酸 ③ATP ④DNA分子 ⑤mRNA ⑥tRNA ⑦适宜的温度 ⑧适宜的酸碱度 A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑤⑥⑦ C.②③④⑤⑦⑧ D.①②③④⑦⑧ 【达标训练2】2-1：某DNA分子中含有1000个碱基对（P元素只是 P）若将该DNA分子放在只含 P的脱氧核苷 酸的培养液中，让其复制两次，则子代DNA分子的相对分子质量平均比原DNA分子（ ） A．减少1500 B．增加1500 C．减少1000 D．增加1000 典例3：DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则DNA分子复制3次需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（ ） A．7（a－m） B．8(a－m) C．7（1/2 a—m） D．8（2a—m） 【达标训练3】3-1：某双链DNA分子中共有含N碱基1400个，其中一条单链上（A+T）/（C+G）=2∶5。问该DNA 分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目是（ ） A.840 B.200 C.600 D.800 【规律与方法】DNA复制的有关计算 （1）一个DNA分子复制n次，产生的子代DNA分子总数为2 ，产生的DNA单链为2 ×2=2 。 （2）一个DNA分子不论复制多少代，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数总是2个，母链也只有2条，所 以，复制n次后，含亲代DNA链的DNA分子数占子代DNA分子总数的比例为2/2 ，即1/2 ；子代DNA分子所含的 亲代DNA链占子代DNA中脱氧核苷酸链的比为2/2 ，即：1/2 。 （3）复制所需的某游离脱氧核苷酸数=a×（2 -1），其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA（即作模板的亲代 DNA）分子中的数量，n为复制次数。 （4）在第n次复制时，共需消耗某游离的脱氧核苷酸数=a×2 个。 【评价反馈】抽象问题直观教学，学生更易掌握，是全部学生都能掌握。 【知识结构】 【布置作业】课后练习题，课后配套练习。 【板书设计】 第三节 DNA的复制 一、复制的方式：半保留复制 二、复制的条件：模板、酶、原料、能量等 三、复制的过程 解旋——合成子链——螺旋 四、复制的意义：传递遗传信息 32 31 n n n+1 n n-1 n+1 n n n-1