SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH教公師開(kāi)課第3節(jié)第3章基因的本質(zhì)DNA的復(fù)制SZ-LWHSZ-LWH010203分析DNA復(fù)制過(guò)程，歸納DNA復(fù)制過(guò)程中相關(guān)數(shù)量計(jì)算，提高邏輯分析和計(jì)算能力。（科學(xué)思維)通過(guò)對(duì)DNA復(fù)制方式的推測(cè)及對(duì)探究DNA復(fù)制方式實(shí)驗(yàn)的分析,再一次體會(huì)假說(shuō)—演繹法。（社會(huì)責(zé)任）通過(guò)DNA的復(fù)制，認(rèn)同生命的延續(xù)與發(fā)展觀；理解遺傳信息，認(rèn)同DNA的遺傳物質(zhì)觀。（生命觀念）SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH情境導(dǎo)入少量DNA怎么為我們的英雄尋找親屬？足量DNASZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH目錄CONTENTSDNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算DNA復(fù)制的過(guò)程探究DNA復(fù)制的方式目標(biāo)一目標(biāo)二目標(biāo)三目錄CONTENTSSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式1科學(xué)的研究方法（二）推測(cè)可能的復(fù)制方式（三）推理、探究幾種復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測(cè)可能實(shí)驗(yàn)結(jié)果（四）完成實(shí)驗(yàn)（一）DNA的是如何復(fù)制的?半保留復(fù)制全保留復(fù)制提出問(wèn)題作出假說(shuō)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式

沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著作短文的結(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”。問(wèn)題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？暗示DNA的復(fù)制可能要先解開(kāi)DNA雙螺旋的兩條鏈，然后通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)合成互補(bǔ)鏈。問(wèn)題2：DNA以什么方式復(fù)制？2對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)—作出假設(shè)SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式(1)半保留復(fù)制(沃森和克里克）半保留復(fù)制全保留復(fù)制有人質(zhì)疑問(wèn)題3：這些觀點(diǎn)各有不同，如何來(lái)證明那個(gè)觀點(diǎn)是正確的？提出2對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)—作出假設(shè)SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式DNA以半保留方式復(fù)制（全保留）作出假設(shè)問(wèn)題4：要通過(guò)實(shí)驗(yàn)“探究DNA復(fù)制是哪種方式？”關(guān)鍵思路是什么？關(guān)鍵思路：通過(guò)實(shí)驗(yàn)區(qū)分親代和子代的DNA問(wèn)題5：DNA是肉眼看不可見(jiàn)的，如何做區(qū)分親代和子代的DNA呢？梅塞爾森斯塔爾1958年同位素標(biāo)記技術(shù)大腸桿菌（繁殖快，20min一代）資料：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，這兩種同位素的相對(duì)原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式問(wèn)題6：為什么不用32P，14C等具有放射性的同位素標(biāo)記呢？形成的不同密度的DNA分子應(yīng)如何區(qū)分？14N/14N—DNA15N/14N—DNA15N/15N—DNA(輕帶)(中帶)(重帶)密度梯度離心技術(shù)利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同質(zhì)量N元素的DNA。資料：高密度介質(zhì)氯化銫（CsCl）經(jīng)過(guò)高速離心后，CsCl會(huì)形成一個(gè)密度梯度，離心管底部最大,頂部最小。當(dāng)加入DNA分子后，經(jīng)過(guò)離心DNA會(huì)停留在與周?chē)穆然C密度相同的位置；通過(guò)觀察DNA在CsCl梯度中的位置就能區(qū)分含15N的DNA和含14N的DNASZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式15NH4Cl14N/14N-DNA繁殖若干代15N/15N-DNA目的？得到的大腸桿菌DNA幾乎都是15N標(biāo)記的同位素標(biāo)記技術(shù)SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式15N/15N-DNA14NH4Cl再分裂一次分裂一次提取DNA離心提取DNA離心？？？？？？同位素標(biāo)記技術(shù)密度梯度離心技術(shù)SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式合作探究：請(qǐng)同學(xué)們自主學(xué)習(xí)課本P53-54，小組合作思考討論完成問(wèn)題。嘗試畫(huà)出1個(gè)DNA分子分別按照半保留復(fù)制、全保留復(fù)制的方式復(fù)制兩次的圖解模型。要求：（1）限時(shí)2分鐘，小組做好分工，所有成員全力以赴，激情投入。（2）確定小組發(fā)言人，做好展示準(zhǔn)備，并做好評(píng)價(jià)與質(zhì)疑的準(zhǔn)備。2對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)—演繹推理SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式15N14N14N15N14N14N14N14N15N14N15N14NPF1F215N15N15N/15N重帶15N/14N14N/14N15N/14N輕帶中帶中帶第二代第一代提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心含14N的培養(yǎng)液1.假設(shè)DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制2對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)—演繹推理SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式第二代含14N的培養(yǎng)液第一代提出DNA離心提出DNA離心15N15NPF1F214N14N提出DNA離心重帶輕帶重帶輕帶重帶15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N15N/15N14N/14N15N/15N14N/14N15N/15N1.假設(shè)DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制2對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)—演繹推理SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式3DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)—得出結(jié)論SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式結(jié)論：證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制排除DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制親代子一代子二代細(xì)胞再分裂一次15N14N15N15N14N14N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次15N14N提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心實(shí)驗(yàn)結(jié)論SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH一、探究DNA復(fù)制的方式提出問(wèn)題作出假設(shè)得出結(jié)論演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)DNA以半保留方式復(fù)制（全保留、分散）推理、探究幾種復(fù)制模式下得到子代DNA的可能情況，預(yù)測(cè)可能實(shí)驗(yàn)結(jié)果DNA以半保留方式進(jìn)行復(fù)制證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)假說(shuō)演繹法SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH跟蹤訓(xùn)練1.某親本DNA分子雙鏈均以白色表示，以灰色表示第一次復(fù)制出的DNA子鏈，以黑色表示第二次復(fù)制出的DNA子鏈，該親本雙鏈DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次后的產(chǎn)物是√因?yàn)镈NA的復(fù)制為半保留復(fù)制，因此親本DNA的兩條鏈將分別進(jìn)入不同的子代DNA分子中，A、B錯(cuò)誤；第二次復(fù)制時(shí)得到的4個(gè)DNA分子中，都有一條DNA子鏈?zhǔn)窃诘诙螐?fù)制時(shí)形成的，而C中只有兩個(gè)DNA分子中含第二次復(fù)制出的子鏈(黑色表示)，C錯(cuò)誤，D正確。SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH跟蹤訓(xùn)練2.將在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)了若干代的某真核細(xì)胞轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，讓細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行有絲分裂，并進(jìn)行密度梯度離心。下列相關(guān)說(shuō)法中，不正確的是A.細(xì)胞經(jīng)過(guò)一次分裂和離心后，DNA位于試管的中層B.細(xì)胞經(jīng)過(guò)兩次分裂和離心后，一半DNA位于試管的中層，另一半DNA位于上層C.細(xì)胞經(jīng)過(guò)三次分裂和離心后，3/4的DNA位于試管的中層，1/4的DNA位于試管的上層D.該實(shí)驗(yàn)可以證明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制√SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH目錄CONTENTSDNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算DNA復(fù)制的過(guò)程探究DNA復(fù)制的方式目標(biāo)一目標(biāo)二目標(biāo)三目錄CONTENTSSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程

閱讀課本P54思考如下問(wèn)題：1.DNA分子復(fù)制的概念是什么?時(shí)間？場(chǎng)所？2..DNA分子復(fù)制過(guò)程需要哪些條件?3.DNA分子復(fù)制過(guò)程怎么進(jìn)行?4.DNA復(fù)制過(guò)程有何特點(diǎn)?精確復(fù)制的原因？有何生物學(xué)意義？SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程真核細(xì)胞：DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程。主要在細(xì)胞核中，但在線粒體、葉綠體也有DNA的復(fù)制；原核細(xì)胞：主要在擬核中，在質(zhì)粒處也有DNA的復(fù)制。細(xì)胞分裂前的間期(有絲分裂前的間期、減數(shù)分裂前的間期)，隨著染色體的復(fù)制而完成。1概念：2DNA復(fù)制場(chǎng)所3發(fā)生時(shí)期(真核生物)SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程4條件模板原料酶能量親代DNA分子中的兩條母鏈以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等ATP等SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程在ATP的驅(qū)動(dòng)下，解旋酶將DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開(kāi)。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATP解旋酶（一）解旋SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程①游離的4種脫氧核苷酸按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則隨機(jī)CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT形成氫鍵（二）合成子鏈地與兩條母鏈的堿基配對(duì)，確定子鏈的脫氧核苷酸排列順序。SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程②在DNA聚合酶的催化下從子鏈的5'端把子鏈的脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸鏈。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTTACGCAAGCTAGTCATTA5'3'TATGCATGATCGAGCTT5'3'

合成方向：子鏈的5'端→3'端形成磷酸二酯鍵（二）合成子鏈SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA3'5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'（三）形成子代DNA分子每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程特點(diǎn)精確復(fù)制的原因意義方向結(jié)果①半保留復(fù)制；②邊解旋邊復(fù)制；③雙向復(fù)制；④真核生物有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)（1）DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；（2）堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的連續(xù)性。一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)完全相同的DNA分子從子鏈的5'端向3'端延伸DNA復(fù)制的過(guò)程SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH二、DNA復(fù)制的過(guò)程已知果蠅的基因組大小為1.8×108bp(bp表示堿基對(duì))，真核細(xì)胞中DNA復(fù)制的效率一般為50～100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)叫作DNA復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分。由此加快DNA復(fù)制的速率，為細(xì)胞分裂做好物質(zhì)準(zhǔn)備。半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)請(qǐng)你推測(cè)果蠅DNA形成多個(gè)復(fù)制泡的原因是什么？說(shuō)明什么？特點(diǎn)(P56)SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH跟蹤訓(xùn)練3.如圖為某真核細(xì)胞中DNA復(fù)制過(guò)程的模式圖，下列敘述正確的是A.DNA分子在酶①的作用下水解

成脫氧核苷酸，酶②催化堿基

對(duì)之間的連接B.在復(fù)制過(guò)程中解旋和復(fù)制是同時(shí)進(jìn)行的C.解旋酶能使雙鏈DNA解開(kāi)，該過(guò)程不需要消耗ATPD.兩條新的子鏈通過(guò)氫鍵形成一個(gè)新的DNA分子√SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH跟蹤訓(xùn)練4.女性子宮肌瘤細(xì)胞中最長(zhǎng)的DNA分子可達(dá)36mm，DNA復(fù)制速度約為4μm/min，但復(fù)制過(guò)程僅需40min左右即可完成。這是因?yàn)镈NA分子A.邊解旋邊復(fù)制B.復(fù)制起點(diǎn)多，分段進(jìn)行復(fù)制C.以半保留方式復(fù)制D.一個(gè)復(fù)制點(diǎn)雙向復(fù)制，使子鏈迅速延伸解析

由題意可知，長(zhǎng)為36mm的DNA分子進(jìn)行復(fù)制，如果只從一個(gè)位點(diǎn)開(kāi)始，需要的時(shí)間是36000/4＝9000(min)，而實(shí)際僅需40min就可完成，由此可推測(cè)該DNA分子復(fù)制時(shí)有多個(gè)起點(diǎn)，即多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)分段進(jìn)行復(fù)制，B正確?！蘏Z-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH目錄CONTENTSDNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算DNA復(fù)制的過(guò)程探究DNA復(fù)制的方式目標(biāo)一目標(biāo)二目標(biāo)三目錄CONTENTSSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH三、DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算①子代DNA共2n個(gè)含15N的DNA分子：

個(gè)只含15N的DNA分子：

個(gè)含14N的DNA分子：

個(gè)只含14N的DNA分子：

個(gè)②脫氧核苷酸鏈共2n＋1條含15N的脫氧核苷酸鏈：

條含14N的脫氧核苷酸鏈：

條202n(2n－2)2(2n＋1－2)假設(shè)將一個(gè)全部被15N標(biāo)記的雙鏈DNA分子(親代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)n代，結(jié)果如下：SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH三、DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算(3)消耗的脫氧核苷酸數(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)制需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為_(kāi)_______________個(gè)。②若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，在第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為_(kāi)_______________個(gè)。不消耗m·(2n－1)m·2n－1“DNA復(fù)制了n次”P(pán)K“第n次復(fù)制”堿基是“對(duì)”P(pán)K“個(gè)”“DNA分子數(shù)”P(pán)K“鏈數(shù)”，“含”P(pán)K“只含”①包括所有的復(fù)制，②只包括最后一次復(fù)制。易錯(cuò)點(diǎn)拔SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH三、DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算（4）與細(xì)胞分裂相關(guān)的計(jì)算例：用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是()A.中期20和20、后期40和20B.中期20和10、后期40和20C.中期20和20、后期40和10D.中期20和10、后期40和10SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH三、DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算SZ-LWHSZ-LWHSZ-LWHSZ-LWH跟蹤訓(xùn)練5.未被32P標(biāo)記的某DNA分子中含有1000個(gè)堿基對(duì)，其中鳥(niǎo)嘌呤300個(gè)，以含32P的化合物為原料，DNA分子