第三章 基因的本質(zhì) 3.3 DNA的復制B學情分析學生已經(jīng)具有了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、有絲分裂、減數(shù)分裂的基本知識，在此基礎上，本課時將要從分子水平來探討生命的本質(zhì)，屬于肉眼看不到的抽象知識。高中學生的認知體系基本形成，認知結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，認知能力不斷完善。他們能夠掌握基本的思維方法，特別是抽象邏輯思維、辯證思維、創(chuàng)造思維有了較大的發(fā)展。觀察力、記憶力、想象力有了明顯的提高，認知活動的自覺性，認知系統(tǒng)的自我評價和自我控制能力也有了相應的發(fā)展。由于本課時內(nèi)容具有較高的抽象性，學生們會感到困難，因此在教學中，我除了引導學生自主、探索、合作學習以外，還通過啟發(fā)式教學，設置大量的問題情境，來激發(fā)學生的學習興趣和進一步培養(yǎng)他們分析、歸納、概括能力。教學目標一、知識與技能1．敘述DNA復制的概念。2．簡述DNA復制的過程，并分析、歸納出DNA復制過程的特點。3．說出DNA復制在遺傳上的意義。二、過程與方法1．引導學生分析、比較、推理、歸納，培養(yǎng)學生科學的思維。2．通過引導學生觀察DNA復制，鼓勵學生大膽想象、猜測，培養(yǎng)學生自主探索、合作學習的能力。三、情感、態(tài)度與價值觀通過分組合作探究活動，培養(yǎng)學生的協(xié)作意識。教學重點與難點教學重點：DNA分子復制的條件、過程和特點。教學難點：DNA分子復制的過程。教學方法討論法、演示法、講授法。課時安排1課時。教學過程一、導入新課以“問題探討”（P52）引入，學生討論后回答。提示：兩個會徽所用的原料應該選自一塊石材；應先制造模型，并按模型制作會徽；應使用電子控制的刻床；刻床應由一名技術(shù)熟練的師傅操作，或完全數(shù)控等。（以上可由學生根據(jù)自己的經(jīng)驗推測回答，事實是原料確實選自一塊石材，但由于時間緊迫，兩個會徽是由兩名技術(shù)最好的師傅手工雕刻的）。驗證的最簡單的方法是：將兩個印章的圖形蓋在白紙上進行比較（學生也可能提出更科學、更現(xiàn)代化的方法）。DNA作為遺傳物質(zhì)，必須具有精確的自我復制能力，它是怎樣進行復制的呢？二、新課教學（一）對DNA分子復制的推測教師引導學生閱讀課文P52，沃森和克里克提出的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后，又發(fā)表了遺傳物質(zhì)自我復制的假說。進而總結(jié)出“半保留復制”的概念。在復制過程中，原來雙螺旋的兩條鏈并沒有被破壞，它們分成單獨的鏈，每一條舊鏈作為模板再合成一條新鏈，這樣在新合成的兩個雙螺旋分子中，一條鏈是舊的而另外一條鏈是新的，因此這種復制方式被稱為半保留復制。（二）DNA半保留復制的實驗證據(jù)我們知道，當假說通過實踐檢驗并被證明是正確的后，才能上升為科學理論。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，放射性同位素示蹤技術(shù)被應用到DNA分子復制的研究中。下面我們來探討一下DNA分子半保留復制的實驗證據(jù)。大家閱讀課文P53，結(jié)合圖3-12，利用物理、化學知識體會科學家實驗設計的方法、原理、步驟、結(jié)果、結(jié)論及它的巧妙之處。強調(diào)：該實驗證明了DNA的復制是以半保留的方式進行的。旁欄思考題（P53）提示：本實驗是根據(jù)半保留復制原理和DNA密度的變化來設計的。在本實驗中根據(jù)試管中DNA帶所在的位置就可以區(qū)分親代與子代的DNA了。（三）DNA復制的過程1．概念：指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。DNA的復制實質(zhì)上是遺傳信息的復制。2．時間：細胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期。3．場所：細胞核（主要）、線粒體、葉綠體4．條件：（1）模板：兩條母鏈。（2）原料：四種脫氧核苷酸。（3）能量（ATP）。（4）酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。5．過程：①解旋提供準確模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂，兩條螺旋的雙鏈解開，這個過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。②合成互補子鏈：以上述解開的每一段母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，在有關酶的作用下，各自合成與母鏈互補的一段子鏈。③子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與其對應的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各自形成一個新的DNA分子，這樣，1個DNA分子→2個完全相同的DNA分子。6．特點：①DNA分子是邊解旋邊復制的；②是一種半保留式復制（即在子代雙鏈中，有一條是親代原有的鏈，另一條（子鏈）則是新合成的）?！?/span>7．“準確”復制的原因：①DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復制提供模板。②堿基具有互補配對的能力，能夠使復制準確無誤。8．結(jié)果：一個DNA分子形成兩個完全相同的DNA分子。9．意義：DNA通過復制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了物種的相對穩(wěn)定性，保持了遺傳信息的連續(xù)性，使種族得以延續(xù)。DNA分子連續(xù)復制演繹的計算規(guī)律已知某一DNA分子用15N標記（0代），將含有該標記DNA分子的細胞（或細菌）轉(zhuǎn)移到只含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)（進行DNA復制）若干代后，其DNA分子數(shù)、脫氧核苷酸鏈數(shù)及相關比例如下表：世代DNA分子的數(shù)量變化規(guī)律脫氧核苷酸鏈的數(shù)量變化規(guī)律分子總數(shù)不同DNA分子占全部DNA分子之比單鏈總數(shù)不同脫氧核苷酸鏈占全部鏈之比只含15N分子含14N15N雜種分子只含14N分子含15N的鏈含14N的鏈011  21 12 1 41/21/224 1/21/281/43/438 1/43/4161/87/8n2n 2/2n1－2/2n2n＋11/2n1－1/2n三、課堂作業(yè)1．根據(jù)堿基互補配對原則，在A≠G時，雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是（    ）         2．某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的數(shù)量占22%，那么，胞嘧啶的數(shù)量占（    ）A．11%         B．22%         C．28%          D．44%3．下列關于DNA復制過程的正確順序是（     ）①互補堿基對之間氫鍵斷裂；②互補堿基對之間形成氫鍵；③DNA分子在解旋酶的作用下解旋；④以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對；⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)。A．①③④②⑤     B．①④②⑤③     C．①③⑤④②     D．③①④②⑤  

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第3節(jié) DNA的復制

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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