42 DNA的结构和DNA的复制 第2课时教案苏教版必修2.docx
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42DNA的结构和DNA的复制第2课时教案苏教版必修2
4.2DNA的结构和DNA的复制第2课时教案（苏教版必修2）
DNA的复制
●课标要求
1．识记DNA复制的概念。
2．简述DNA复制的过程，并分析、归纳出DNA复制过程的特点。
3．说出DNA复制在遗传上的意义。
●课标解读
1．概述DNA分子的复制过程。
2．掌握有关DNA分子复制的相关计算。
●教学地位
DAN复制是在联系DNA结构的基础上，进一步阐明DNA具有通过复制传递遗传信息的功能。
学好DAN复制，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识的进一步理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质是非常重要的。
“DNA的复制”又是学习变异部分的基础。
基因的本质是有遗传效应的DNA片段，此内容既是对本章内容的概括与提升，又为下一节《基因控制蛋白质合成》作铺垫。
预计今后的高考中，将会结合基因突变、细胞分裂及同位素示踪技术等考查DNA分子结构、复制和相关计算等。
●教法指导
1．充分运用课件展示DNA复制过程，关键点设置问题串，如复制过程中涉及的酶有哪几种？
复制过程的模板是DNA的几条链？
原料有几种？
复制的过程可归纳为哪三步？
2．认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系时，一边注重进行资料分析，又要注重引导，弄清楚每张碱基卡片代表的意义。
总结DNA分子的多样性和特异性。
●新课导入建议
1．展示两幅相同的挂图“中国印？
舞动的北京”，大家都知道这是中国印？
舞动的北京，大家看着两幅图有什么区别？
在生物界中，DNA是如何保持亲代与子代的相同的呢？
他们是怎样复制的呢？
他们复制的过程是怎样的呢？
2．展示DNA分子的双螺旋模型以及明星父子照片，生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的，那么亲代的遗传物质如何”多出一份”来传递给子代？
新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？
是否像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？
●教学流程设计
课前自主探究：
阅读教材P63－65相关内容，填写“【课前自主导学】知识1－知识3，完成思考交流1、2”。
⇒步骤1：
情景导课：
以【新课导入建议】中的两种方式之一导出课题。
⇒步骤2：
检测预习效果：
作答【正误判断】并进行校正。
抢答DNA复制有何特点及复制所需原料。
⇒步骤3：
结合教材P63“积极思维”的实验结果分析DNA分子复制的方式。
⇓
步骤7：
诵读【结论语句】，当堂完成【当堂双基达标】，学生解答教材P65【评价指南】，教师评价结果。
⇐步骤6：
引导学生以小组合作形式总结本课时重要知识点并以网络图形式呈现，互评后参看【本课知识总结】的网络构建。
⇐步骤5：
结合【探究2】DNA复制的有关计算总结DNA半保留复制的规律，通过【例2】分析提高能力。
⇐步骤4：
课件动画播放DNA分子复制的整个过程，仔细观察其变化，思考复制的模板、条件、原料、特点、意义等。
并以【例1】进行典例分析。
课 标 解 读
重 点 难 点
1.概述DNA分子的复制过程。
2.掌握有关DNA分子复制的相关计算。
1.DNA分子的复制过程。
（重难点）
2.探究DNA分子复制的特点。
（重点）
DNA复制的含义
1.含义
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
2．时期
细胞有丝分裂的间期和减数分裂的间期。
DNA复制方式的探究
1.方法
同位素示踪法。
2．原理
含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。
3．过程
（1）用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。
（2）将被标记的大肠杆菌转入以含14N物质为惟一氮源的培养液中培养。
（3）分别取完成一次细胞分裂和二次细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来，进行密度梯度超速离心和分析。
4．结果
世
代
DNA分
子离心
后在管
中的位置
不同DNA分子占全部
DNA分子之比
不同脱氧核苷酸
链占全部链之比
只含
15N的DNA分子
含14N、
15N的
DNA分
子
只含14N
的DNA
分子
含15N
的链
含14N
的链
亲
代
全在
下部
1
0
0
1
0
1
全在
中部
0
1
0
2
中部
上部
0
5.结论
DNA的复制方式为半保留复制。
1．亲代1条DNA分子复制产生2条子代DNA分子后，原来的亲代DNA分子还存在吗？
【提示】 不存在了，亲代DNA分子的两条链分配到两个子代DNA分子中去了。
DNA复制的场所、过程和意义
1.场所
主要是细胞核。
2．过程
边解旋边复制。
解旋：
在解旋酶等的作用下，把两条螺旋的双链解开
↓
合成子链：
以解开的母链为模板，按照碱基互补配对原则 各自合成与母链互补的一条子链
↓
形成新的DNA分子：
每条子链与其对应的母链盘绕成 双螺旋结构，形成两个新的DNA分子
3．结果
1个DNA―→2个DNA。
4．意义
使遗传信息从亲代传递给子代，保持了前后代遗传信息的连续性，因此，子代能够承袭亲代的性状。
2．DNA分子复制需要哪些条件？
【提示】 亲代DNA、四种脱氧核苷酸、酶和能量。
1．DNA的复制总和染色体的复制同时进行（×）
【提示】 原核生物和细胞质DNA的复制与染色体无关。
2．DNA复制遵循碱基互补配对原则。
（√）
3．DNA分子复制时，新合成的两条子链形成新的DNA双链。
（×）
【提示】 DNA分子的复制为半保留复制。
4．DNA分子解旋完成后合成子链。
（×）
【提示】 DNA分子是边解旋边复制。
有关DNA复制的理解
【问题导思】
①DNA复制的过程如何？
有什么特点？
②DNA复制需要哪些条件？
1．时间
细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
2．场所
在自然状态下，只能在细胞内复制。
（1）真核生物：
主要在细胞核内，线粒体和叶绿体内也可进行。
（2）原核生物：
主要在拟核内。
（3）DNA病毒：
在活的宿主细胞内。
3．过程
解旋（解旋酶）―→合成互补子链（碱基互补配对原则）―→盘绕形成子代DNA如图所示：
4．条件
5．DNA复制的特点
DNA分子复制与染色体复制的关系
在细胞分裂间期，DNA分子完成复制，染色体也完成复制，复制出的两条染色单体连在同一着丝粒上。
DNA的复制为半保留复制，复制出的每一条染色单体中都含有一条DNA分子母链。
（2013·无锡高一检测）下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A．在细胞有丝分裂间期和减数分裂的间期，发生DNA复制
B．DNA通过一次复制后产生4个DNA分子
C．DNA双螺旋结构全部解旋后，才开始复制
D．单个脱氧核苷酸在DNA解旋酶的作用下连接合成新的子链
【审题导析】
（1）DNA复制的时间。
（2）DNA复制的结果。
（3）解旋酶与DNA聚合酶的作用。
【精讲精析】 本题主要考查DNA分子复制的时间、过程和结果。
具体分析如下：
DNA分子复制知识储备时间：
细胞分裂间期
过程：
边解旋边复制
条件：
酶、原料、能量、
模板
结果：
1个DNA―→
2个DNA
要
酶
需
的解旋酶：
破坏氢键，打开双链
DNA聚合酶：
使游离的脱氧
核苷酸连接综合分析A正确
【答案】 A
DNA复制的有关计算
【问题导思】
①DNA分子复制n次，子代中各种DNA分子数各有多少？
②DNA分子第n次复制时，新增加的DNA分子数是多少？
1．一个DNA分子无论复制多少代，DNA原有的两条链不变，一直作为模板，分别进入两个子代DNA分子中。
已知某全部N原子被15N标记的DNA分子作为亲代，转移到含14N的培养基中培养复制若干代，其结果分析如表：
世代
DNA分子结构特点
DNA中脱氧核
苷酸链的特点
分子总数
细胞中
的DNA
分子在
离心管
中的位置
不同DNA分子占全
部DNA分子之比
仅含
15N
含14N、
15N
仅含
14N
链的总数
含14N、15N
链占全部
链数之比
含
15N
含
14N
亲代
1
全部在
下部
1
0
0
2
1
0
1
2
全部在
中部
0
1
0
4
1/2
1/2
2
4
1/2中部，
1/2上部
0
1/2
1/2
8
1/4
3/4
3
8
1/4中部，
3/4上部
0
1/4
3/4
16
1/8
7/8
n
2n
中部，
1－
上部
0
1－
2n＋1
1－
2.DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
（1）DNA分子数
①子代DNA分子数＝2n个。
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
③不含亲代链的子代DNA分子数＝（2n－2）个。
（2）脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。
（3）消耗的脱氧核苷酸数
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸（2n－1）·m个。
1．运用DNA半保留复制解决所需某种核苷酸数量时，应注意原来的DNA分子两条母链不需要消耗游离的原料。
2．运用DNA半保留复制分析被标记DNA分子的比例时，应注意培养基的交换。
科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中
惟一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带
（14N/14N）
仅为重带
（15N/15N）
仅为中带
（15N/14N）
1/2轻带
（14N/14N）
1/2中带
（15N/14N）
请分析并回答：
（1）要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是惟一氮源。
（2）综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是____________。
（3）分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果是________________（选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：
密度带的数量和位置是________，放射性强度发生变化的是________带。
【审题导析】 准确把握DNA的半保留复制过程是解答本题的关键：
【精讲精析】
（1）根据表中的第1组和第2组实验结果，将大肠杆菌培养在15NH4Cl为惟一氮源的培养液中培养多代，可得到大肠杆菌B。
（2）若证明DNA的复制为半保留复制，需要证明后代DNA的两条链一条是原来的，另一条是新合成的，第3组的实验展示了将DNA被15N标记大肠杆菌放在14N的培养液中培养，子Ⅰ代的DNA仅有15N/14N，再结合第1组和第2组的实验可以说明DNA的复制为半保留复制。
（3）①“轻”DNA为14N/14NDNA，“重”DNA为15N/15NDNA，根据表中信息“重带”DNA来自于B。
出现该结果只能是后代DNA的两条链或全是原来的，或全是新合成的，说明DNA分子的复制方式不是半保留复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，则无法判断后代DNA的两条链的来源，不能判断DNA的复制方式。
③因为DNA是半保留复制，不管复制多少代，两条母链始终存在，所以在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA的情况有两个为14N/15NDNA，其余全为14N/14NDNA，所以子n代DNA离心结果是：
密度带的数量始终是一条中带、一条轻带，位置也没有变化，中带的放射性强度不变，轻带的放射性强度增加。
【答案】
（1）多 15NH4Cl
（2）3 1 2 半保留复制
（3）①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻
本课知识小结
网络构建
DNA
的
复
制DNA复制方式的探究DNA复制的条件和意义DNA复制的过程
结论语句
1．DNA复制发生在有丝分裂间期和减数分裂的间期。
2．新合成的每一个DNA分子都保留了亲代DNA分子的一条链。
3．DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对保证了复制能够精确地进行。
4．DNA分子复制时是边解旋边复制。
5．DNA分子通过复制，将遗传信息传递给子代。
1．（2011·上海高考）在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在（ ）
A．两条DNA母链之间
B．DNA子链与其互补的母链之间
C．两条DNA子链之间
D．DNA子链与其非互补母链之间
【解析】 在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。
【答案】 A
2．（2011·江苏学业水平测试）下列关于真核细胞中DNA分子复制的叙述，正确的是（ ）
A．是一种半保留复制
B．主要在细胞质中完成
C．以DNA分子的一条链为模板
D．DNA分子完成解旋后才开始碱基配对
【解析】 DNA复制主要在细胞核内完成，以DNA分子的两条链为模板，边解旋边复制。
【答案】 A
3．在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是（ ）
A．解旋酶破坏氢键并使DNA双链分开
B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基互补配对
C．与模板链配对的游离脱氧核苷酸连接成子链
D．子链与模板链盘绕成双螺旋结构
【解析】 DNA精确复制的原因一方面是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，二是通过碱基互补配对，保证了复制能够精确进行。
【答案】 B
4．DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是（ ）
A．腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键
B．腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键
C．脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键
D．脱氧核糖与磷酸之间的化学键
【解析】 解旋酶的作用部位是碱基对间的氢键。
【答案】 B
5．下列关于DNA分子自我复制的叙述，正确的是（ ）
A．全保留复制
B．边解旋边复制
C．解旋结束后再复制
D．先复制后解旋
【解析】 DNA分子复制时，边解旋，边复制子链，然后子链与模板链再螺旋。
其复制过程是边解旋边复制。
【答案】 B
6．（多选）（2013·江阴市高一测试）右图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。
一般来说，下列各项正确的是（ ）
A．a和c的碱基序列互补
B．b和c的碱基序列相同
C．a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与b链中同项比值相同
D．a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与c链中同项比值相同
【解析】 a、d两条母链碱基互补，a、b两条链碱基互补，c、d两条链碱基互补，可推出a和c碱基序列相同，b和c碱基序列互补；两条互补链中的（A＋T）/（G＋C）相同。
【答案】 CD
7．如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题：
（1）DNA复制主要发生在____________期。
（2）②过程称为________。
（3）③中的子链是________。
（4）③过程必须遵循__________原则。
（5）子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有____________的特点。
（6）将一个细胞的一个核DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问：
含14NDNA分子的细胞占总细胞数的________，含15N的DNA分子的细胞占总细胞数的________。
（7）已知原来DNA中有100个碱基对，其中含A40个，则复制4次，在复制过程中将需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
【解析】 DNA复制主要发生在细胞分裂间期，复制过程包括解旋、复制子链、合成子代DNA分子。
复制的特点是半保留复制，复制时严格遵循碱基互补配对原则，故子代DNA与亲代DNA一模一样，DNA分子复制4次可获得24＝16个DNA分子，其中有两个DNA分子含有原DNA分子的一条链。
DNA分子中有100个碱基对，A为40个，则T有40个，C和G均为60个，复制4次需要C的数目为（24－1）×60＝900个。
【答案】
（1）细胞分裂间
（2）解旋 （3）Ⅱ、Ⅲ
（4）碱基互补配对 （5）半保留复制 （6）100% 1/8
（7）900
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