DNA的復(fù)制問題導(dǎo)學(xué)學(xué)案

1、第三章第三節(jié)DNA的復(fù)制問題導(dǎo)學(xué)學(xué)案一、明確目標，思維啟航1. 知識目標1）記住DNA復(fù)制的概念。2）概述DNA復(fù)制的過程，并分析、歸納岀 DNA復(fù)制過程的特點。3）探討DNA復(fù)制在遺傳上的意義。2. 能力目標1） 通過分析科學(xué)家探索 DNA復(fù)制的經(jīng)典實驗，引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、推理、歸納，培養(yǎng)科學(xué)的思維。2）讓學(xué)生對照學(xué)案自讀教材，完成相應(yīng)的練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、觀察能力、分析理解能力、總結(jié)歸納能力。3. 情感目標體驗科學(xué)家認識 DNA復(fù)制的思維過程，激發(fā)學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、愛科學(xué)的求知欲。二、問題導(dǎo)學(xué)，自主探究根據(jù)教學(xué)目標，對所學(xué)知識提岀不同的問題，問題設(shè)計要有層次化、循序漸進，使不同層次的學(xué)

2、生都有所收獲，然后指導(dǎo)學(xué)生通過閱讀教材自主完成下列題目：（一）對DNA分子復(fù)制的推測（通過速讀教材，學(xué)生獨立）1. 沃森、克里克提出遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說：復(fù)制方式為2. 假說內(nèi)容：（1）解旋：DNA分子復(fù)制時，DNA分子的 解開，互補堿基之間的斷裂。（2）復(fù)制時，所需的模板為 DNA分子解開的；所需的原料為 ；所遵的原則為，重新形成氫健，結(jié)合到作為模 板的單鏈上。（3）DNA分子復(fù)制的特點：新合成的每個 DNA分子中，都保留了原來 DNA分子的=（二）DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)（指導(dǎo)學(xué)生看書讀圖，學(xué)生自主完成）1. 要分析DNA是全保留還是半保留的，就要區(qū)分親代與子代的DNAo 1958年，

3、科學(xué)家以一為實驗材料 ，運用，設(shè)計了一個巧妙的實驗。2. 實驗過程：（1）同位素：_、一，標記 NH4CI培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌（2）方法：培養(yǎng)基類型結(jié)果在試管中位置親代子一代子二代（3）結(jié)論：上述實驗證明，在新合成的每個DNA分子中，都保留了這種復(fù)制方式是：（三）DNA分子復(fù)制的過程（教師巡回指導(dǎo)，學(xué)生組內(nèi)合作完成）1. 什么是DNA的復(fù)制（DNA復(fù)制的概念）？2. 時間：3. 場所：模板：4. 條件"原料：能量：，酶：5. 過程：（1）解旋：需要細胞提供；需要一酶的作用；結(jié)果把雙鏈解開（2）合成子鏈：以解開的每一段一為模板；以四種為原料；在_酶等酶的作用下；以一為原則。（3）形成子代

4、DNA分子：每條鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成結(jié)構(gòu)。6. 復(fù)制的特點：（1） ；（ 2）=7. 如何保證復(fù)制的準確性：（1）（ 2 ）08. 結(jié)果：9. 意義：0 三、學(xué)情展示，教師點撥：存在完成既自主教師主要以問題為引領(lǐng)，通過學(xué)生回答、板演等手段展示學(xué)生學(xué)習(xí)成果，在展不過程中，教師要對學(xué)生共同 的問題進行精講點撥，在教師指導(dǎo)下學(xué)生對教學(xué)重點二次學(xué)習(xí)，達到師生互動，學(xué)導(dǎo)同步，問題最終解決， 定學(xué)習(xí)目標。（一） DNA分子復(fù)制的理解教師點撥一：DNA分子復(fù)制的場所有哪些？在自然狀態(tài)下，生物的 DNA均在細胞中復(fù)制，真核生物主要在細胞核內(nèi)，另外還有線粒體和葉綠體兩個半 性細胞器；原核生物主要在擬核區(qū)和細

5、胞質(zhì)中，如質(zhì)粒；病毒在活的宿主細胞內(nèi)。教師點撥二：引導(dǎo)學(xué)生讀懂DNA復(fù)制過程示意圖據(jù)成子代A教師點撥三：DNAM制有哪些特點？（1）邊解旋邊復(fù)制：解旋 9合成子鏈分子鏈與母鏈盤旋而成雙螺旋結(jié)構(gòu)9新的DNA分子。（2）半保留復(fù)制：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來 DNA分子中的一條鏈。（3 ）多點解旋和復(fù)制:DNA分子在復(fù)制時，許多點解旋和復(fù)制，加快了復(fù)制的速度。（補充）教師點撥四：影響 DNA復(fù)制的因素有哪些？DNA復(fù)制的過程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影響酶活性和呼吸作用的因素，都會影響特別提醒DNA復(fù)制時，在特殊情況下，在外界因素和生物內(nèi)部因素的作用下， 發(fā)基因突變。練一練：1

6、、在一個細胞周期中，DNA復(fù)制過程中的解旋發(fā)生在DNA復(fù)制過可能造成堿基配對出現(xiàn)差錯程。,引A、兩條DNA母鏈之間DNA 了鏈與其互補的母鏈之間C、兩條DNA 了鏈之間（二） DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)分析 教師點撥一：探究 DNA復(fù)制的實驗過程1.實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含 分了密度居中。DNA 了鏈與其非互補的母鏈之間14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含15N, 一條鏈含14N的雙鏈DNA2.實驗假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制3. 實驗預(yù)期：離心后岀現(xiàn) 3條DNA帶。'（1）重帶（密度最大，最靠近試管底部）：兩條鏈都為”N標記的親代雙鏈 DNA ；'（2）雜交帶

7、（也稱中帶，密度位置也居中）：一條鏈為I、 N, 條鏈為"N標記的了代雙鏈 DNAI （ 3）輕帶（密度最小，離試管底部最遠）：兩條鏈都為“N標記的子代雙鏈 DNA4. 實驗過程：尢腸桿菌裡含有哪的堵描ft中 生長若干牝，齟DNA取軽充分沁轉(zhuǎn)人壤界鞭中閭(3M DMA,進行 麼度樺度離匕r _. n 05. 過程分析:(a)立郎(b)繁殖T弋(c)蜓兩代(1)立即取岀，提取DNA9離心，全部重帶。(2)繁殖一代后取出，提取DNA9離心令全部中帶。(3)繁殖兩代后取出，提取DNA，離心，1/2輕帶、1/2中帶取出后取出后取出6.實驗結(jié)論：DNA是以半保留方式復(fù)制的。特別提醒 該實驗在探

8、究過程中采用假說一-演譯法；該實驗也可以用P、S等元素進行標記；實驗過 程中一定要注意提取 DNA的時間，以大腸桿菌繁殖一次所用的時間為間隔。練一練一個被放射性元素標記的雙鏈DNA噬菌體侵染細菌，若此細菌破裂后釋放岀n個噬菌體，則其 中具有放射性元素的噬菌體占總數(shù)的()A、1/n B、l/2nC、2/nD、1/2(四) DNA復(fù)制過程中的相關(guān)計算教師精講部分1. DNA分子數(shù)、DNA鏈數(shù)及所占比例和脫氧核昔酸與DNA鏈之間數(shù)量關(guān)系的計算世代DNA分子的特點DNA分子中脫氧核 昔酸鏈的特點八、分 子 總 數(shù)細胞中的 DNA 分子在離心管中的位置不同DNA分子 占全部 DNA分 子之比鏈總數(shù)不同脫

9、拳鏈占全音C核昔酸1鏈之比只含15n分子含 “N %雜交分子含14n分子含15n的鏈N14鏈 含的01全在下部10021012全在中部01041/21/2241/2中部1/2 部01/21/281/43/4381/4中部3/4上部01/43/4161/87/8n2n2/2 "中部1-2/2"上部0 n2/2(或 1/2*1-2/2。?n+11/2"1-1/2"2. 脫氧核昔酸鏈數(shù)的計算(1) 子代DNA分子中脫氧核昔酸總鏈數(shù) =2"】條;(2) 親代脫氧核昔酸鏈數(shù)=2條；(3) 新合成的脫氧核昔酸鏈數(shù) =2"】一 2條；3. 所需脫氧

10、核昔酸數(shù)的計算若一親代DNA分子含某種脫氧核昔酸m個，則：(1) 經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核昔酸m- (2n-i)個。(2) 第n次復(fù)制時，需消耗游離的該脫氧核昔酸m ?個4. 與染色體、細胞數(shù)目相關(guān)的計算研究DNA分子的半保留復(fù)制時，常涉及到計算后代帶放射性標記的DNA、染色體或細胞所占比例的問題，此時要注意：(1) 一個DNA分子含兩條 DNA鏈，只要有一條 DNA鏈帶標記該DNA分子便帶標記；(2) 每條染色體含一個或兩個DNA分子，只要一條 DNA鏈帶標記便帶標記；(3) 每個細胞含多條染色體，每條染色體的情況是一樣的，只需分析一條染色體即可。特別提醒在一 個含有n個堿基對的

11、DNA分了中，雙鏈中堿基的排列和單鏈中堿基的排列數(shù)目最多均為4。種； 運用DNA半保留復(fù)制特點，分析被標記DNA分子所占的比例時，應(yīng)注意求的是DNA分子數(shù)，還是脫氧核昔酸鏈數(shù)；看準是“含”還是“只含”；還應(yīng)注意培養(yǎng)液中化學(xué)元素的不同。 解決消耗某種脫氧核昔酸數(shù)量問題時，應(yīng)注意親代DNA分子的兩條母鏈被保留下來，不需消耗原料； 計算消耗脫氧核昔酸數(shù)時要明確是經(jīng)過n次復(fù)制還是第n次復(fù)制。練一練:3、已知某 DNA分了含有1000個堿基對，其中一條鏈上A: G : T: C=l: 2: 3: 4。該DNA分了 連續(xù)復(fù)制兩次，共需要鳥噱吟脫氧核昔酸分子數(shù)是()A、600 個B、900 個C、1200

12、個 D、1800 個四、經(jīng)典透析，要點突破1. DNA復(fù)制的特點、過程及條件例1 :蠶豆根尖細胞在含I標記的胸腺嚅嚏脫氧核昔酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是()A、每條染色體中都只有一條單體被標記；B、每條染色體的兩條單體都被標記；C、只有半數(shù)的染色體中一條單體被標記；D、每條染色體的兩條單體都不被標記。解析完成一個細胞周期后，一條染色體只有一個DNA,這一 DNA 一條鏈為正常鏈，一條鏈為標記。再復(fù)制 一次后得到兩個 DNA, 一個DNA兩條鏈全部正常鏈，另一 DNA 一條鏈為正常鏈，另一條鏈為標記鏈，這兩個DNA分子位

13、于同一染色體的姐妹染色體上。答案A解題規(guī)律:巧記DNA的復(fù)制? 一所，兩期，三步，四條件”“一所”是指復(fù)制的場所主要是細胞核；“兩期”是指復(fù)制的時期主要是有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期；“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分子；“四個條件”是指原料、模板、能量和酶。說沽例2:已知灰免的 DNA分了有A、B兩條鏈，將 A鏈上某一區(qū)域放大后 如圖所不，結(jié)合本節(jié)所學(xué)知識回答下列問題：(1) DNA 分了在細胞中進行復(fù)制時，首先在 酶的作用下DNA雙鏈解開。(2) 若DNA在復(fù)制過程中，A鏈上的一個堿基發(fā)生改變，由A9T，該DNA分子經(jīng)過3次復(fù)制后所產(chǎn)生的異常DN

14、A分子所 占的比例為o解析：(1)細胞內(nèi)DNA分子復(fù)制過程中，氫鍵的斷裂需要解旋酶；(2)解答DNA分子復(fù)制時，應(yīng)先畫岀DNA分子復(fù)制流程 示意圖如it柑Li.1*-r It沖三加、 j X%一 +諛-村¥-M冋兒腫“時-財再分析可知當一條鏈上的一個堿基發(fā)生改變后，以這條鏈為模板復(fù)制成的DNA分子均異常，以另一條鏈為 模板復(fù)制成的DNA分子均正常，故后代異常DNA分子所占比例為 1/2 =答案：（1）解旋；（2）1/2。2. DNA分子復(fù)制有關(guān)的計算例3:假如某一 DNA分子中含有1000個堿基對，將該 DNA分子放在用32p標記的脫氧核昔酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)讓其復(fù)制n次，則子代DNA分

15、子的平均分子量比原來增加（）A、 1000 B、 2000 C、 1000X （ 211 1） / （ 2n-1） D、 1000X （ 211 1） /2n解析：DNA的基本組成單位為脫氧核昔酸，用32p標記后，每一個基本組成單位的分子量增加1,所以一個DNA分子的分子量共增加 2000。復(fù)制n次后共增加2000X （ 211 1），則子代 DNA平均分子量比原來增加2000 X （ 2n-l）/2n=1000X（ 2n-l） / （ 21 ）。答案：C3. DNA復(fù)制實驗的分析例4:在氮源為l4N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分了均為14N-DNA （對照）；在氮源為 l5N的培養(yǎng)基上

16、生長的大腸桿菌，其DNA分子均為l5N-DNA （親代）。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含“N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代（I和II ），用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示，請分析 ：（1）由實驗結(jié)果可以推測第一代（I）細菌DNA分子中一條鏈是；另一條鏈是（2）將第一代（I）細菌轉(zhuǎn)移到含i、N的培養(yǎng)基 上繁殖一代，將所得的細菌的DNA用同樣的方法分離。請參照 A圖將DNA分了可能岀現(xiàn)在試管中的位置在B圖中標岀。規(guī)范解答本題給出了在不同氮源條件下生長大腸桿菌DNA的分離結(jié)果。根據(jù)題意及DNA復(fù)制 的特點可推知其復(fù)制過程示意如左：從圖A可以看A岀，"N培養(yǎng)基上培養(yǎng)的大腸桿菌DNA （對照）的分離位

17、置位于試管上部，培養(yǎng)基上的大腸桿菌DNA （親 代）的分離位置位于試管下部，將親代轉(zhuǎn)移到“N培養(yǎng)基上培養(yǎng)岀的了代DNA的分離位置在中間。II代的DNA分離位置為：1/2在試管上部，1/2在中間位置。山以上四個分離結(jié)果可確定，繁殖II代有一半DNA表現(xiàn)同對照，為14N-DNA,另一半表現(xiàn)同繁殖I代。根據(jù)DNA分了結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制的特點可知，親代的15N-DNA在l4N培養(yǎng)基上繁殖I代時，新合成的DNA分了均由一條15N鏈和一條14N鏈構(gòu)成。繁殖I代的DNA分了為l4N15N雙鏈DNAo在培養(yǎng)基上培養(yǎng)一 代，新合成的兩個雙鏈DNA分了中，一個為 5%雙鏈DNA,另一個為 雙鏈DNA。對照題干圖 A

18、,在試管中間和下部的位置上標明兩條帶即完成第（2）題。答案：（1）” N母鏈"N新鏈?中重EJ（2）卩輕9五、知能演練，落實雙基1. 下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是（）A. DNA分了在解旋酶的作用下，水解成脫氧核昔酸B. 在全部解旋之后才開始堿基配對C. 解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的了鏈D. 復(fù)制后，每個新 DNA分了中含有一條母鏈和一條了鏈2. DNA分子能自我復(fù)制的根本原因（分子基礎(chǔ)）是（ ）DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)磷酸和脫氧核糖交互排列連接兩條鏈的堿基有互補配對能力?DNA有特異性和多樣性A.B.C.D.3. 某DNA分子復(fù)制三次后，所得到的第四代DNA分子中，含

19、有第一代 DNA中脫氧核昔酸鏈的條數(shù)是（）A. 1條 B. 2條 C. 4條 D. 8條4. 將一個DNA分子用"N進行標記，在普通培養(yǎng)基上讓其連續(xù)復(fù)制3次，在最后得到的 DNA分子中，被標記的DNA的脫氧核昔酸鏈占 DNA總的脫氧核昔酸鏈的比例是（）A. 1/32 B. 1/16 C. 1/8D. 1/45. 某DNA分子片斷含有100個堿基對，其中 A為60個，該片段連續(xù)復(fù)制三次所需C的數(shù)量為（）A. 180 個 B. 280 個 C. 320 個 D. 360 個6. 某DNA分子含有腺噂吟 200個，該DNA復(fù)制數(shù)次后，消耗了周圍環(huán)境中3000個含腺嘿吟的脫氧核吾酸，則該DN

20、A分子已經(jīng)復(fù)制了多少次？（）A. 3次B. 4次C. 5次D. 6次7. 1個DNA復(fù)制成2個DNA,這兩個攜帶完全相同遺傳信息的DNA分子彼此分離發(fā)生在（）A.細胞分裂間期B.減數(shù)第一次分裂后期C.減數(shù)第一次分裂后期和有絲分裂后期D.減數(shù)第二次分裂后期和有絲分裂后期8. 含有秘P或建的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，但比叩質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動物的細胞移至含有 31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G。代細胞。然后將 G。代細胞移至含有 32P磷酸 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第 1、2次細胞分裂后，分別得到 G、Q代細胞。再從 G。、G, G 2代細胞中提取岀 DNA,經(jīng)密度

21、梯度離心后得到結(jié)果如圖。由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若、分別表示輕、中、重三種DNA分子的位置，請回答：（1）G。、G G三代DNA離心后得試管分別是圖中的 Go, Gi _ , Gzo(2)比 e代在、三條帶中DNA數(shù)的II!（3）圖中、兩條帶中DNA分了所含的同位素磷分別是：條帶，條帶上述實驗結(jié)果證明 DNAA B C D（4）的復(fù)制方式是°DNA的自我復(fù)制能使生物的保持相對穩(wěn)定。六、歸納梳理，構(gòu)建體系復(fù)制時間有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期復(fù)制的場所細胞核（主要的）、線粒體和葉綠體模板解旋后的兩條 DNA單鏈需要條件原料四種脫氧核昔酸能量ATP酶解旋酶

22、、DNA聚合酶C代.弓QATATifAI-lX X復(fù)制模型。解曜泠E:械潴籍無M牌旋化K X aCG 配月 co cco QOGCGC GCrXX1 11Z解旋合成子健形成子代DNA復(fù)制過程 解旋：在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開； 合成子鏈：以解開的每一條母鏈為模板，以游離的四種脫氧核昔酸為原料，遵循堿基互補配對原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補的子鏈；形成子代DNA :每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而形成2個與親 代DNA完全相同的子代 DNA分子復(fù)制方式半保留復(fù)制復(fù)制結(jié)果形成兩條完全相同的 DNA分子準確復(fù)制的原 因 獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板； 嚴

23、格的堿基互補配對原則保證了復(fù)制的準確進行復(fù)制的意義 遺傳信息的傳遞，使物種保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)； 由于復(fù)制的差錯出現(xiàn)基本突變，為生物進化提供原始材料。(補充)答案部分：問題導(dǎo)學(xué)，自主探究部分答案教材都有略。練一練部分：1. A在DNA復(fù)制時，首先是 DNA兩條母鏈解旋，然后以兩條母鏈分別為模板，按照堿基互補配對原則，合成子鏈。2. C在子代噬菌體的 DNA分子中，只有 2個DNA分子含有親代噬菌體的DNA成分。3. D分析：其中一條鏈上A: G : T : C=l : 2: 3 : 4,根據(jù)堿基互補配對原則，另一條鏈上T: C: A : G=l :2 : 3: 4,兩條鏈中G占30% ;山于該DNA中有1000個堿基對也就是 2000個堿基，所以含有 G就是600個；該DNA 復(fù)制兩次，也就是凈增3個DNA分了，需要 G的個數(shù)為：600*3=1800個。達標測試提素能部分1. D DNA分了復(fù)制是半保留方式復(fù)制的，以親代 DNA分了的一條母鏈為模板，合成新的DNA分了。2. A DNA能準確復(fù)制的原因是它具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為之提供了精確的模板，另一個就是通過堿基互補配對原則保證了復(fù)制的準確進行。3. B DNA分子無論復(fù)制多少次，子代中只有兩條親代DNA