DNA的復(fù)制高一下學(xué)期生物新人教版必修2

第3節(jié)DNA的復(fù)制第3章基因的本質(zhì)一、導(dǎo)入新課

親代的遺傳物質(zhì)通過(guò)復(fù)制傳遞給了子代。為什么這樣像？沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫(xiě)道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對(duì)方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制。”《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選

1.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則暗示DNA的復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？

2.這句話中為什么要用“可能”二字？這反映科學(xué)研究具有什么特點(diǎn)?最早提出的DNA復(fù)制模型有三種:一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒(méi)有舊的部分；2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；3、分散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)關(guān)于DNA的復(fù)制方式，科學(xué)家提出了哪些假說(shuō)？半保留復(fù)制全保留復(fù)制DNA分別通過(guò)這兩種復(fù)制方式復(fù)制一次，所形成的子代DNA分子的組成有何不同？二、講授新課（一）對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)1．全保留復(fù)制：以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。復(fù)制一次親代DNA子代DNA二、講授新課（一）對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)2．半保留復(fù)制：形成的DNA分子一半是新的，一半是舊的。復(fù)制一次親代DNA子代DNA1.要在實(shí)驗(yàn)中直觀地標(biāo)識(shí)母鏈和子鏈，應(yīng)采取怎樣的方法？同位素標(biāo)記法2.如果用同位素進(jìn)行標(biāo)記,可標(biāo)記什么元素?3.如果親代DNA是被15N作標(biāo)記的，放在含14N的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？可標(biāo)記C、H、O、N、P等元素（畫(huà)一畫(huà)：分別按照半保留復(fù)制、全保留復(fù)制的方式復(fù)制兩次）一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)15N/15N-DNA(全部)15N/15N-DNA(全部)15N/14N-DNA(全部)15N/14N-DNA(1/2)14N/14N-DNA(1/2)15N/15N-DNA(1/2)14N/14N-DNA(1/2)15N/15N-DNA(1/4)14N/14N-DNA(3/4)半保留復(fù)制全保留復(fù)制親代子一代子二代一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1958年，美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法15N14N

證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

15N和14N

N元素的兩種穩(wěn)定同位素，

含15N的DNA比含14N的DNA密度大。背景知識(shí)利用離心技術(shù)可在試管中區(qū)分含不同N元素的DNA。14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA輕鏈中鏈重鏈

利用離心技術(shù)可在試管中區(qū)分含不同N元素的DNA假如半保留復(fù)制是正確的，實(shí)驗(yàn)的預(yù)期會(huì)是怎樣的？重DNA中DNA1/2輕DNA1/2中DNA半保留演繹推理二、講授新課（二）對(duì)DNA復(fù)制方式的探究親代子一代子二代如果親代DNA是15N的，放在14N的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？15N/14N-DNA（全部）15N/14N-DNA（1/2）

子一代：子二代：親代：15N/15N-DNA（全部）14N/14N-DNA（1/2）

二、講授新課驗(yàn)證假設(shè)15N/14N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA1/2輕DNA重DNA15N15N14N14N15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N親代DNADNA復(fù)制一次DNA復(fù)制兩次全保留演繹推理1/2重DNA3/4輕DNA1/4重DNA假如全保留復(fù)制是正確的，實(shí)驗(yàn)的預(yù)期又會(huì)是怎樣的？大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代提取DNA，離心轉(zhuǎn)移至含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次細(xì)胞再分裂一次提取DNA，離心提取DNA，離心重帶中帶輕帶重帶中帶輕帶二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)DNA的復(fù)制方式——是半保留復(fù)制，不是全保留復(fù)制二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二、講授新課（二）對(duì)DNA復(fù)制方式的探究小結(jié)作出假設(shè)演繹推理驗(yàn)證假設(shè)假說(shuō)演繹（1）DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制（2）子代DNA可能的情況及如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種現(xiàn)象（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證得出結(jié)論三、DNA復(fù)制的過(guò)程1.DNA分子復(fù)制的概念?2.DNA分子復(fù)制過(guò)程什么時(shí)間在哪完成?3.DNA分子復(fù)制過(guò)程需要哪些條件?4.DNA分子復(fù)制過(guò)程有何特點(diǎn)?5.DNA分子復(fù)制有何生物學(xué)意義?1、場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核，但在線粒體、葉綠體和原核生物的擬核中也發(fā)生。2、時(shí)間：細(xì)胞分裂前的間期（有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂分裂前的間期）三、DNA復(fù)制的過(guò)程三、DNA復(fù)制的過(guò)程雙鏈間氫鍵斷開(kāi)，形成兩條母鏈解旋配對(duì)連接以母鏈為模板，互補(bǔ)堿基的核苷酸配對(duì)相鄰的核苷酸連接，子母鏈纏繞3、條件：能量：ATP（為DNA的復(fù)制提供能量）模板：2條DNA分子單鏈原料：游離的4種脫氧核苷酸酶：解旋酶、DNA聚合酶三、DNA復(fù)制的過(guò)程4、復(fù)制過(guò)程：①解旋（解旋酶）在ATP幫助下，解旋酶將DNA雙螺旋的2條鏈解開(kāi)②合成子鏈（DNA聚合酶）將4種脫氧核苷酸按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在DNA聚合酶的作用下合成與母鏈互補(bǔ)的1條子鏈③形成DNA新合成的子鏈不斷延伸，與其對(duì)應(yīng)的模板鏈繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)復(fù)制方向子鏈合成方向子鏈合成方向5’3’三、DNA復(fù)制的過(guò)程5、特點(diǎn)：①邊解旋邊復(fù)制②半保留復(fù)制③多起點(diǎn)復(fù)制三、DNA復(fù)制的過(guò)程6、復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行的原因：雙螺旋結(jié)構(gòu)：為DNA復(fù)制提供了精確的模板堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行5'

3'5'

3'5'

3'三、DNA復(fù)制的過(guò)程7、意義：通過(guò)復(fù)制將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性（使親子代保持連續(xù)性）。三、DNA復(fù)制的過(guò)程根據(jù)半保留復(fù)制和堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算①一個(gè)DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有多少個(gè)DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？DNA分子數(shù)=2n脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1母鏈數(shù)=子鏈數(shù)=22n+1﹣2解析：所用知識(shí)為“半保留復(fù)制”和“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”，并圖示分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT連續(xù)第一次復(fù)制連續(xù)第二次復(fù)制連續(xù)第n次復(fù)制解：②一個(gè)DNA的堿基A（T、G、C）占?jí)A基總數(shù)的a%，堿基總數(shù)為m，連續(xù)復(fù)制n次后，共需要G（C、A、T）多少個(gè)？因?yàn)锳=ma%，A=T、G=C，A+T=2ma%，DNA復(fù)制n代后子鏈數(shù)=2n+1﹣2DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要鳥(niǎo)嘌呤=[（2n+1﹣2）/2]m

（1/2﹣a%）

=m

（2n﹣1）（1/2﹣a%）解析：先求出親代DNA中G=C=？每?jī)蓷l新鏈所必需的鳥(niǎo)嘌呤（G）數(shù)等于親代DNA胞嘧啶（C）數(shù)，再求出DNA復(fù)制n代后子鏈數(shù)；最后求出DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要鳥(niǎo)嘌呤數(shù)。解：所以G=C=m（1/2﹣a%），每形成兩條新鏈所必需的鳥(niǎo)嘌呤數(shù)等于親代DNA胞嘧啶數(shù)=m

（1/2﹣a%）隨堂檢測(cè)：1、1個(gè)DNA分子經(jīng)過(guò)4次復(fù)制，形成16個(gè)DNA分子，其中含有最初DNA分子長(zhǎng)鏈的DNA分子有（）

A.2個(gè)B.8個(gè)C.16個(gè)D.32個(gè)

2、DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的（）

A、分裂前期B.分裂中期

C.分裂后期D.分裂間期小結(jié)。（三）DNA復(fù)制過(guò)程以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過(guò)程。復(fù)制時(shí)期復(fù)制場(chǎng)所：復(fù)制過(guò)程解旋合成子鏈形成子DNA細(xì)胞核、線粒體、葉綠體有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂前的間期（三）DNA復(fù)制過(guò)程復(fù)制條件復(fù)制特點(diǎn)：復(fù)制意義：遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制模板：DNA的每一條鏈為模板原料：四種脫氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、DNA聚合酶等引物：RNA二、講授新課（三）DNA復(fù)制過(guò)程①二條母鏈的堿基順序是否相同？②二條子鏈的堿基順序是否相同？③新合成的二個(gè)DNA堿基順序是否相同？不同，互補(bǔ)相同不同，互補(bǔ)“圖解法”分析DNA復(fù)制過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算親代第一代第二代第n代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N…………2n“圖解法”分析DNA復(fù)制過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算子代DNA分子共有2n個(gè)1．將1個(gè)含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則含15N的DNA分子：2個(gè)只含15N的DNA分子：0個(gè)含14N的DNA分子：2n個(gè)只含14N的DNA分子：

（2n-2）個(gè)脫氧核苷酸鏈共有2n+1條含15N的脫氧核苷酸鏈：2條含14N的脫氧核苷酸鏈：（2n+1-2）條“圖解法”分析DNA復(fù)制過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算2．DNA復(fù)制過(guò)程中消耗脫氧核苷酸數(shù)（1）若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為：m（2n-1）。（2）第n次復(fù)制所需該種脫氧核苷酸數(shù)目為：m·2n-1。三、課堂反饋1．DNA的復(fù)制是在細(xì)胞的______分裂和______第一次分裂前的_____期進(jìn)行的。復(fù)制是指以_____________為模板來(lái)合成____________的過(guò)程。復(fù)制特點(diǎn)是______________。復(fù)制過(guò)程必需以____________________為模板、_______________為原料、_______提供能量、_____的催化等條件，_________________________為DNA的復(fù)制提供精確的模板、并有_________________能力保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地完成。一個(gè)親代DNA分子通過(guò)復(fù)制形成了兩個(gè)_____________________________，新形成的DNA分子都是既含一條_____鏈、又含一條_______鏈，因此，稱DNA的復(fù)制為“_________________”。有絲減數(shù)間親代DNA分子子代DNA分子邊解旋邊復(fù)制親代DNA分子一條鏈脫氧核苷酸ATP酶DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)構(gòu)完全相同的子代DNA分子母子半保留復(fù)制三、課堂反饋2．一個(gè)DNA分子經(jīng)過(guò)3次復(fù)制后，保留有原來(lái)母鏈的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例