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1、第3节 DNA的复制 第3章 基因的本质学习目标生命观念生命观念 通过对通过对DNADNA半保留复制方式的学习，理解半保留复制方式的学习，理解 DNADNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。科学思维科学思维 运用科学的思维，解决运用科学的思维，解决DNADNA复制方式的探索。复制方式的探索。科学探究科学探究 针对发现的半保留复制的假说，团队一起合作进针对发现的半保留复制的假说，团队一起合作进行实验设计行实验设计 ，并对结果进行交流与讨论。，并对结果进行交流与讨论。社会责任社会责任 认同认同DNADNA是遗传物质，积极运用生物学的知识和是遗传物质，积极运用生
2、物学的知识和方法，关注社会议题。方法，关注社会议题。DNADNA分子双螺旋结构的分子双螺旋结构的主要特点？主要特点？1.DNA1.DNA分子由分子由 条链组成条链组成,这两这两条链按条链按 方式盘旋成方式盘旋成双螺旋结构。双螺旋结构。2.2.外侧外侧(基本骨架基本骨架)：和和 交替排列交替排列内侧：通过内侧：通过 键连接成键连接成 。3.碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：A与与 配对配对 G与与 配对配对脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸两两氢氢碱基对碱基对反向平行反向平行温故知新TC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
3、遗传物质进行复制的一种可能的机制。”核酸的分子结构论文节选一、对一、对DNA复制的推测复制的推测 1953年，沃森与克里克紧接着发表了第二篇论文，提出假说：DNA的复制方式是半保留复制半保留复制。当时还有另一种观点存在：DNA是全保留复制全保留复制的。DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根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，这种复制方式称作半保留复制半保留复制。亲亲代代DNADNA分子分子子一代：子一代：子二代：子二代：新合成的新合
4、成的DNADNA分子中，分子中，都都保留了原来保留了原来DNA 的的一条链一条链；半保留复制：半保留复制：全保留复制：全保留复制：新合成的新合成的DNA分子分子不含有亲代不含有亲代DNA的链的链子一代子一代 子二代：子二代：亲亲代代DNADNA分子分子你认为哪种你认为哪种假说假说正确呢？正确呢？（一）提出问题：（一）提出问题：DNADNA是怎样进行复制的？是怎样进行复制的？探究探究DNADNA的复制方式的复制方式（二）提出假说（二）提出假说:DNADNA是半保留复制是半保留复制二、二、DNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据1、实验材料：大肠杆菌大肠杆菌2、实验方法：同位素标记技术15N
5、和14N是N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区分含有不同N元素的DNA。密度梯度离心法重带重带(底部底部)14N15N14N15N15N14N14N14N14N15N14N14N（三）演绎推理三）演绎推理:半保留复制半保留复制14N15N14N14N14N14N14N15N14N14N15N15N15N15N15N15N全保留复制全保留复制小组活动小组活动亲代子一代子二代中带中带中带中带轻带轻带15 15141514151415141514141414实验结论：实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进
6、行的的复制是以半保留的方式进行的（四）实验验证：（四）实验验证：DNADNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据提出假说提出假说提出假说提出假说演绎推理演绎推理演绎推理演绎推理验证假说验证假说验证假说验证假说假假说说l l演演绎绎法法（2）DNA复制是半保留复制（3）根据假说演绎复制后 子代DNA可能的情况（4）设计实验进行验证（1）DNA是如何进行复制的？提出问题提出问题提出问题提出问题（5）DNA复制方式是半保留复制 得出结论得出结论得出结论得出结论三、探究三、探究DNA分子的复制过程分子的复制过程1.什么是什么是DNA的复制？的复制？2.DNA的复制发生的时间、场所。的复制发生的时间
7、、场所。3.复述复述DNA复制的过程和条件。复制的过程和条件。4.DNA的复制先解旋再复制还是边解的复制先解旋再复制还是边解 旋边复制？旋边复制？5.DNA的复制为什么能准确地进行？的复制为什么能准确地进行？6.DNA的复制的结果和意义？的复制的结果和意义？阅读阅读P55思考以下问题，思考以下问题，小组讨论小组讨论完成学案探究二的内容完成学案探究二的内容 DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。三、三、DNA复制的过程复制的过程 在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。DNADNA复制的时间复制的时间：DNADNA复制的概念复制的概念：ATP,解旋
8、酶解旋酶催化（氢键断裂）催化（氢键断裂）解旋：解旋：模板模板复制复制:以以母链母链为模板在为模板在DNADNA聚合酶聚合酶的的 催下，利用催下，利用游离的脱氧核苷酸游离的脱氧核苷酸进行碱基互补配对进行碱基互补配对母链（旧链）母链（旧链）子链（新链）子链（新链）形成子代形成子代DNA:同时进行同时进行(边解旋边复制）边解旋边复制）组成组成 DNA复制是一个边解旋边复制的半保留复制的过程。（1）模板：两条母链。（2）原料：4种脱氧核苷酸。（3）能量：细胞提供的能量（ATP）。（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等。DNA复制的条件：DNA复制的特点：碱基互补配对原则DNADNA复制的原则复制的原则ATC
9、GATAGCTATCGATAGCTTAGCTATCGADNA复制的复制的结果：果：1 1个个DNADNA分子分子 2 2个完全相同的个完全相同的DNADNA分子分子(碱基排列顺序相同碱基排列顺序相同)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。DNA能够准确复制的原因：DNA复制的意义：第一代第一代第二代第二代第三代第三代第四代第四代无论无论DNA复制多少次，含有原来母链的复制多少次，含有原来母链的DNA分子只有两个分子只有两个探究活动：与复制有关量的计算（一）探究活
10、动：与复制有关量的计算（一）1242n 讨论讨论1 1 一个被一个被1515N N标记双链标记双链DNA分子，放入含分子，放入含1414N N的培养基的培养基中，经过中，经过n次的复制，可产生次的复制，可产生 ()()个子代个子代DNA分子，分子，()()条脱氧核苷酸链？条脱氧核苷酸链？含有含有1515N N的的DNADNA分子（分子（）个，）个，只含只含1414N N的的DNADNA分子有（分子有（）个）个,含含1414N N的的DNADNA分子分子 有（有（）个）个。第二代第二代第一代第一代亲亲 代代 第第N代代 282n+14DNA数数链数链数DNA分子数：子n代DNA分子总数为2n个，
11、链数为2n+1含15N的DNA分子数为2个。含14N的DNA分子数为2n个只含15N的DNA分子数为0个。只含14N的DNA分子数为（2n-2）个。规律总结：规律总结：讨论讨论2 2 具有具有a a个碱基个碱基对对的一个的一个DNADNA分子中，内含分子中，内含m m个腺嘌呤，个腺嘌呤，如果连续复制如果连续复制n n次，则共需游离的腺嘌呤次，则共需游离的腺嘌呤 脱氧核苷脱氧核苷酸酸 ，需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数目为需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数目为 。第二代第二代第一代第一代亲亲 代代 A=m第第三三代代(2n-1)m(2n-1)(a-m)mm1m7m3C=a-m 半保留复制半保留复制DNA复制小结复
12、制小结6.意义意义：4.4.特点特点：边解旋边复制边解旋边复制1.1.概念、时间、场所概念、时间、场所2.2.条件条件模板：模板：原料：原料：能量：能量：酶：酶：3.3.过程过程：解旋解旋配对配对螺旋形成子代螺旋形成子代DNADNA亲代亲代DNA分子的两条母链分子的两条母链细胞核中游离的脱氧核苷酸细胞核中游离的脱氧核苷酸ATP解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶保证了亲代与子代之间遗传信息的连续性保证了亲代与子代之间遗传信息的连续性5.结果结果：1DNA 2DNA1.细菌在15N培养基中繁殖数代后,使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,然后再将一个细菌移入14N 培养基中培养,抽取其子代的D
13、NA经高速离心分离,下图为可能的结果,下列叙述错误的是()A.第一次分裂的子代DNA应为B.第二次分裂的子代DNA应为C.第三次分裂的子代DNA应为D.亲代的DNA应为A高效演练2.有关DNA复制的叙述中，正确的是()A.有丝分裂间期和减数分裂四分体时期进行DNA分子的复制B.在全部解旋之后才开始碱基配对C.复制后每个新DNA分子含有一条母链和一条子链D.复制的场所是细胞核和核糖体C高效演练3.某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（）A7(am)B8(am)C7(1/2a-m)D8(2am)C 高效演练课后作业课后作业复习巩固本节知识，并完成本节复习巩固本节知识，并完成本节学案学案P56 1-12的习题的习题