3.3 DNA的复制 教案
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第三章 基因的本质
第三节 DNA的复制
一、学习目标\教学目标
1、运用建构模型和假说-演绎法探究 DNA 的复制方式，概述 DNA 是以半保留的方式进行复制
2、创设真实情境，分析和阐述生物学现象
3、运用所学知识思考讨论解决生物学问题，促进科学思维发展
4、概述 DNA 复制的条件、过程和特点
二、教学重难点
1、运用假说-演绎法探究 DNA 的复制方式
2、DNA 复制的条件、过程和特点
3、DNA 复制的过程
三、教学方法
讲授、演示、视频播放、小组讨论
四、教学过程
（一）新课导入：情景设置，导入新课
观看视频《DNA分子结构的探究历程》， 通过视频让学生认识科学思维中的事实和证据，激发学生的学习兴趣。
（二）新课讲授
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道:“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。
小组讨论，问题探讨：
1. 碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
提示：碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。
2. 这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点?
提示：科学研究需要大胆的想象，但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。
一、对DNA复制的推测
最早提出的DNA复制模型有三种； 1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；
2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的；
沃森和克里克推测是半保留复制模型
二、DNA半保留复制的实验证据
1958年美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔设计了一个巧妙的实验证明DNA的复制方式。
（1）实验材料：大肠杆菌
（2）实验方法：同位素标记法和密度梯度离心法
（3）实验假设：DNA的复制方式为半保留复制
（4）实验原理：15N和14N是氮元素的两种稳定 、 同位素，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，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。
观看视频《DNA半保留复制的实验》， 通过视频让学生认识科学思维中的事实和证据，激发学生的学习兴趣。
小组讨论，问题探究
1. 请运用演绎推理来分析实验过程， 完成上述实验预期，填写图中的方框。
提示：细胞分裂一次后，方框中填15N/14N-DNA；细胞再分裂一次后，试管上部的方框中填14N/14N-DNA，试管中部的方框中填15N/14N-DNA。
2. 假如全保留复制是正确的，实验预期又会是怎样的？
提示：假如全保留复制是正确的，第一代的结果：一半的细胞中DNA是15N/15N-DNA，另一半的细胞中DNA是14N/14N-DNA；第二代的结果：1/4的细胞中DNA是15N/15N，3/4的细胞中DNA是14N/14N-DNA。
三、DNA复制的过程
播放视频
知识点梳理
1. DNA 的半保留方式复制（semi-conservative replication）：
以原有 DNA 双链分子中的_________________分别作为模板，根据_________________复制出另一条单链，产生的子代 ______________分子中，一条单链是完整保留下来的______________，另一条单链是新合成的_________________。
2.DNA分子的复制主要发生在细胞____________和_______________。 3.遗传信息控制___________，并代代相传，为此，必须有一套完备的___________。
4.大量实验证明，DNA 分子通过______________________进行复制，这种复制方式保证了遗传信息能够准确地由______________________。
5.半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
6.在______________的作用下，DNA分子的2条____________________解螺旋。然后，分别以解开的______________________。
7.DNA复制具有方向性
①由于 DNA聚合酶具有___________，而DNA的2条链是____________的，所以在复制时一条子链的合成是____________进行的，而另一条子链的合成是___________________进行的。
②多数生物细胞内 DNA 的复制都是从固定的起点开始________进行的。
③DNA 聚合酶只能延长_______________________，不能从头合成DNA链，所以DNA复制时，往往先由___________________在 DNA模板上合成一段 RNA 作为___________________，DNA 聚合酶就以此为起点。
8.DNA复制是一个_____________________的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA独特的_______________，为复制提供了精确的___________，通过__________________，保证了复制能够准确地进行。DNA通过复制，将遗传信息从___________________传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
三、与复制有关的计算解析
（1）若一个亲代DNA分子经 n 次复制后
（2）：若亲代DNA分子中某脱氧核苷酸数为a，经 n 次复制后，所需游离的某脱氧核苷酸数为：
R =a (2n-1)
例题：一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中有400个腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境中胞嘧啶脱氧核苷酸 。
（三）课堂练习：
1.下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．每个核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基
B．每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝核糖数
C．T2噬菌体的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
D．在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数
提示：在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2个磷酸和1个碱基，A错误；每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，B错误；T2噬菌体的遗传物质为DNA，其水解可产生4种脱氧核苷酸，C正确；在DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数，D错误。
2.用15N标记一个含有200个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶80个，该DNA分子在DNA的培养基中连续复制3次，其结果可能是( )
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.含有14N的DNA分子占3/4
C.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸840个
D.复制结果共产生16个DNA分子
提示：DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，所以含有15N 的DNA分子占2/8=1/4，A错误；因为DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N 链，其余DNA都含14N ，故全部子代DNA都含14N ，B错误；含有200个碱基对400个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶80个，计算得出A=120个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为120（23-1）=840，C正确；复制3次后产生23=8个DNA分子，D错误。
3.若以含500个碱基对的DNA(不含放射性)为模板,在含15N的环境中复制n次。下列相关叙述正确的是( )
A.DNA复制过程可以在体外完成,但在体外复制时模板DNA不能太大B.复制过程中需要消耗(2n-1)×1000个核糖核苷酸
C.子代DNA中,两条链均含有15N的DNA分子有(2n-1)个
D.细胞内DNA复制主要发生在细胞核、线粒体和核糖体中
提示：A.DNA复制过程可以在体外完成，但在体外复制时模板DNA不能太大，而且要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物，A正确。B.复制过程中，需要消耗脱氧核糖核苷酸，B错误；C.子代DNA中，其中一条链中不含放射性的DNA分子为2个，两条链均含有15N的DNA分子有(2n−2)个，C错误；D.细胞内DNA复制主要发生在细胞核，其次是线粒体和叶绿体，D错误；
五、板书设计：
第三节 DNA的复制
一、DNA的基本结构
二、DNA复制的时间
有丝分裂间期、减速分类第一次分裂间期
三、DNA复制的场所
主要在细胞核
四、条件
模板、原料、能量、酶等
五、原则
半保留复制
六、结果
子链与母链结合，构成两个新的DNA分子
七、意义
保持遗传性状的稳定性
