第3章  基因的本質(zhì)第3節(jié)  DNA的復(fù)制【教學(xué)目標(biāo)】1、了解沃森和克里克對(duì)DNA分子復(fù)制方式的早期推測(cè)。2、理解證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)過程。3、歸納DNA分子的復(fù)制過程。4、DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)和意義。5、DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算。【教學(xué)重難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)DNA分子的復(fù)制過程、特點(diǎn)及意義。2、教學(xué)難點(diǎn)DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算。【教學(xué)過程】一、對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)1、沃森和克里克（半保留復(fù)制）遺傳物質(zhì)的自我復(fù)制假說：DNA分子復(fù)制時(shí)，DNA分子的雙螺旋將解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，通過形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式被稱做半保留復(fù)制。2、其他觀點(diǎn)：全保留復(fù)制二、半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者：美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾生和斯塔爾2、實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記法和密度梯度技術(shù)。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵：區(qū)分親代和子代的DNA。3、實(shí)驗(yàn)原理：先獲得15N標(biāo)記的大腸桿菌，然后轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液中，在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA，再對(duì)提取的DNA離心，記錄離心管中DNA的位置。如果DNA的兩條都含15N標(biāo)記，那么這樣的DNA密度大，離心時(shí)應(yīng)該在試管的底部；兩條鏈中都含14N，那么這樣的DNA密度小，離心時(shí)應(yīng)該在試管的上部；兩條鏈中一條含有15N，一條含有14N，那么這樣的DNA密度居中，離心時(shí)應(yīng)該在試管的中部。4、半保留復(fù)制的預(yù)期結(jié)果：①提取親代DNA→離心→底部。②繁殖一代后，提取DNA→離心→居中。③繁殖兩代后，提取DNA→離心→1/2居中，1/2靠上。【思考】如果是全保留復(fù)制，預(yù)期結(jié)果如何？①提取親代DNA→離心→底部。②不管復(fù)制幾代，提取DNA→離心→1/2底部，1/2靠上5、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期的一致，說明DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。二、DNA分子復(fù)制的過程1、概念：是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2、時(shí)間：細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。3、場(chǎng)所：細(xì)胞核、線粒體和葉綠體。主要場(chǎng)所是細(xì)胞核。4、條件：（1）模板：親代DNA的兩條鏈；（2）原料：四種脫氧核苷酸；（3）酶：解旋酶和DNA聚合酶；（4）能量。5、過程（1）解旋：DNA分子首先利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開。（2）合成子鏈：以解開的每一段母鏈為模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用細(xì)胞中游離的四種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。（3）形成子代DNA：每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而形成兩個(gè)與親代DNA完全相同的DNA分子。6、復(fù)制的特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。7、DNA分子復(fù)制的意義：DNA分子通過復(fù)制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。8、DNA分子能夠準(zhǔn)確復(fù)制的原因有：（1）DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確模板；（2）通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制準(zhǔn)確地進(jìn)行。9、子鏈合成方向：5’→3’三、有關(guān)DNA分子復(fù)制的計(jì)算一個(gè)15N標(biāo)記DNA分子，在含14N的環(huán)境中復(fù)制n次。根據(jù)上表歸納：若培養(yǎng)n代，結(jié)果是：1、DNA分子數(shù)子代DNA分子總數(shù)＝2n個(gè)。含15N的DNA分子數(shù)＝2個(gè)。含14N的DNA分子數(shù)＝2n個(gè)。只含15N的DNA分子數(shù)＝0個(gè)。只含14N的DNA分子數(shù)＝2n－2個(gè)。含15N的DNA分占總數(shù)比例為 。2、脫氧核苷酸鏈數(shù)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條。含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝（2n＋1－2）條。含15N的鏈占總鏈數(shù)比例為＝。3、消耗的脫氧核苷酸數(shù)設(shè)親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸a個(gè)，則：①         經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸a·（2n－1）個(gè)。②         在第n次復(fù)制時(shí)，共需消耗游離的該脫氧核苷酸a·2n－1個(gè)。   

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

第3節(jié) DNA的復(fù)制

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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