1.知識目標：
（1）概述DNA分子的復制。
（2）探討DNA復制的生物學意義。
二、重點難點
重點：2,4,6
DNA分子復制的過程
難點：探究DNA分子復制方式的探究；DNA分子復制的過程
1、聯(lián)系生活實例+溫故知新，引入課題
說到復制，那么請問同學們，我們日常生活中都接觸過哪些關于復制的實例呢？（復印卷子、電腦上的復制粘貼、抄作業(yè)行為……）
那么，DNA作為遺傳物質也需要能夠自我復制，DNA又是如何做到這一點的呢？其實，早在沃森和克里克提出DNA雙螺旋結構模型是，他們就根據(jù)這樣的結構推測了DNA是如何復制的，那我們先來回顧一下DNA的結構是怎樣的：（提問學生回答）
（1）DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋成雙螺旋結構。
（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基在內側。
（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連結起來，形成堿基對，且遵循堿基互補配對原則。
2、對DNA分子復制的推測
就是根據(jù)這樣的結構，沃森和克里克猜測DNA應該是一種半保留的復制方式，結合示意圖簡單介紹半保留復制方式。
但是，這種復制方式與我們平時見到的復制方式——全保留復制不同，結合示意圖簡單介紹全保留的復制方式。
3、層層設疑，引導學生演繹推理
那么DNA究竟是哪種復制方式呢？我們不妨今天也來用一用假說演繹法，假說現(xiàn)在有了，關鍵是如何演繹推理。我們的演繹推理一定要和實際相結合，因為我們接下來還需要用實驗來驗證。所以有必要為大家介紹一些實驗的相關背景。
實驗材料選擇大腸桿菌。一方面是由于大腸桿菌繁殖迅速，20分鐘繁殖一代，意味著DNA也復制了一次，另一方面，我們可以通過細胞破碎很輕易的從大腸桿菌細胞中分離出DNA分子。所以，我們可以每20分鐘提取一次DNA，這樣就可以分別研究每一代的DNA分子。
那么我們如何區(qū)分不同的DNA分子呢？根據(jù)剛才的兩種假說，我們會接觸到三種不同的DNA分子：①兩條鏈都是新合成的子鏈；②兩條鏈都是原來的母鏈；③一條鏈為子鏈，一條鏈為母鏈的雜合DNA。那么，我們能不能用什么方法來分別標記一下子鏈和母鏈呢？（學生回答：同位素標記法）
那么，如何標記呢？無論哪種復制方式都是需要合成新的子鏈的，那就必然需要從外界攝取原料，如果我們?yōu)槠涮峁┑脑暇秃心撤N同位素，那么將來要合成的新鏈就會含有我們要標記的同位素，這樣，子鏈和母鏈就含有了不同的同位素。
那么，標記完成之后我們又該如何鑒別不同的DNA分子呢？（同學們回答：檢測放射性）同學們想一想，放射性在這里能用嗎？我們從大腸桿菌細胞中提取出來的DNA都是混在一起的，我們如果檢測放射性的話，能區(qū)分這一堆DNA中有多少不同的DNA分子嗎？不能，那我們又該利用同位素的什么特點呢，能否將不同的DNA分子真正分開呢？以N元素為例，14N和15N都是沒有放射性的，那他們有什么不同呢？（同學們回答：質量不同）那么被14N和15N分別標記的DNA質量也就不同，我們該如何將不同質量的DNA分子分開呢？（同學們回答：離心）對！只不過我們這里用到的不是一般的差速離心，而是密度梯度離心。通過離心，就將不同的DNA分子分開了。
提問學生回答：14N/14N-DNA和15N/15N-DNA離心后分別應該位于離心管的什么位置？（輕帶和重帶）那么，14N/15N-DNA呢？（中帶）。
有了這些相關背景知識，下面就是我們演繹推理的時間了：
①將大腸桿菌放在含15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代，得到親代DNA分子。②將大腸桿菌轉移到14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一代，請同學們預測子一代DNA的組成以及離心結果。③在14N的培養(yǎng)基中將大腸桿菌再培養(yǎng)一代，請同學們預測子二代DNA的組成以及離心結果。
學生活動：兩人一組一邊討論一邊按照兩種假設預測子一代和子二代的DNA分子的組成及離心結果。請兩位同學分別在黑板上演示他們的結果，并請另外兩位同學做出點評。教師引導提出DNA比例及條帶寬度問題。
學生演繹推理之后與教材53頁當年梅塞爾森和斯特爾所做的實驗結果相比對，得出DNA半保留復制的結論。
4、DNA復制過程的探究
觀看DNA復制過程的動畫，教師結合動畫對DNA復制過程進行解說。
回顧動畫內容，嘗試讓學生總結DNA復制過程的三大步驟：①解旋；②合成子鏈；③重新螺旋。
針對該過程進行深入探討：
探究一：如何提高DNA復制的速度？先閱讀資料：子宮瘤細胞的DNA分子長36mm，DNA復制的速度是0.9μm/分鐘，理論上DNA復制需要多長時間？4萬分鐘（約27.7天）實際只需約40分鐘！理論和現(xiàn)實相差如此之大該如何解釋？結合兩幅圖分別提出DNA復制過程中“邊解旋邊復制”和“多起點雙向復制”兩個特點。
探究二：如何保證DNA復制的準確性？根據(jù)DNA分子的結構特點，嘗試讓學生給出答案：DNA獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板；堿基互補配對原則保證復制的準確進行。
DNA復制條件的探究：人們一直都有一個夢想，那就是能否在體外人工合成DNA。1956年，美國的科恩伯格首次嘗試著做這件事，他首先在試管中加入了4種脫氧核苷酸作為合成DNA的原料，然后又加入了一些復制相關的酶（DNA聚合酶），于是開始期待結果，可惜并沒有得到想要的DNA分子。那么同學們想一想，結合DNA分子的復制過程，你覺得可恩伯格的試管中還缺什么東西呢？（學生回答：能量和模板）總結DNA復制的條件：①模板：DNA的兩條鏈；②原料：4種脫氧核苷酸；③酶：如解旋酶和DNA聚合酶等；④能量：ATP提供能量。
課堂小結
本節(jié)課我們學習了DNA的化學組成，DNA的立體結構和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、T、G、C四種，構成DNA的基本單位也有4種。每個DNA分子由二條多脫氧核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結構，兩條鏈上的堿基按照堿基互補配對原則，即A—T、G—C，通過氫鍵連接成堿基對。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。多樣性產生的原因主要是堿基對的排列順序千變萬化，4種脫氧核苷酸排列的特定順序，包括特定的遺傳信息。每個DNA分子能夠貯存大量的遺傳信息。
第3節(jié) DNA的復制
一、復制方式的推測：
半保留復制
全保留復制
二、半保留復制的實驗證據(jù)
三、復制的過程
過程：
條件：
特點：
四、意義：

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第3節(jié) DNA的復制

版本： 人教版 (新課標)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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