2022年高中生物 第三章 第三節(jié) DNA的復制教案 新人教版必修2

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1、2022年高中生物 第三章 第三節(jié) DNA的復制教案 新人教版必修2 一、 教學目標 1.概述DNA分子的復制。 2.探討DNA復制的生物學意義。 二、教學重點和難點 1.教學重點：DNA分子復制的條件、過程和特點。 2.教學難點：DNA分子復制的過程。 三、自學質疑： 1.DNA的復制方式：是半保留復制還是全保留復制呢？ 然后層層設疑，逐步剖析經(jīng)典實驗。DNA是肉眼看不見的，如何才能分辨DNA呢？此時，教師可以讓學生分析經(jīng)典實驗中用同位素15N 標記的方法，分析用CsCl 2.密度梯度離心后重帶、中帶、輕帶表示的DNA分子的雙鏈構成是怎樣的？ 3.在整個實驗的

2、親代、子一代、子二代細胞中提取出的DNA離心的結果說明了什么？ 小結：（1）明確DNA并不是由原來的DNA分子產(chǎn)生一個全新的DNA分子，而是DNA分子的兩條鏈分開，每一條鏈(母鏈)作為一個模板再配上一條子鏈，這樣形成的2個DNA分子每個都有一條母鏈和一條子鏈。 （2）DNA復制過程大體分為三個階段：①DNA雙螺旋結構在DNA解旋酶作用下解旋成2個單鏈片段；②以解開的每一條單鏈片段(母鏈)為模板，遵循堿基互補配對原則，與提供原料中的4種核苷酸各自互補配對，并在DNA聚合酶作用下連接成一段子鏈；③子鏈不斷延伸并與對應母鏈盤繞成雙螺旋結構，形成各含一條母鏈和一條子鏈的2個DNA分子。 （3）D

3、NA復制過程的特點有哪些？（其特點是邊解旋邊復制，半保留復制。） （4）DNA復制需要哪些條件？（復制需要模板、原料、酶和能量等基本條件。說明：DNA復制所需要的酶有多種，教材中介紹的“DNA解旋酶”、“DNA聚合酶”只是其中主要的兩種。） （5）DNA復制的場所在哪里？在什么時間進行的？（DNA復制的場所是細胞核，復制時間是在細胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期。） 4．經(jīng)典實驗中大腸桿菌的半保留復制圖例，計算在第一代、第二代和第三代中含15NDNA分子的個數(shù)及所占比例。 5.DNA自我復制的生物學意義是什么？ DNA分子的這一復制過程，才使得親代的遺傳信息傳遞給子代，從而使

4、前后代保持了一定的連續(xù)性。 說明：DNA雙螺旋的兩條鏈是反向平行的，一條是5′→3′方向，另一條是3′→5′方向。生物細胞內所有的DNA聚合酶都只能催化5′→3′延伸。因此，以3′→5′的鏈為模板鏈時，DNA聚合酶可以沿5′→3′的方向合成互補的新鏈，這條鏈稱為前導鏈（leading strand）。當以另一條鏈為模板時則不能連續(xù)合成新鏈，被稱為滯后鏈（lagging strand）。這時，DNA聚合酶從復制叉的位置開始向遠離復制叉的方向合成大約1~2 kb的新鏈片段，待復制叉向前移動相應的距離后，又重復這一過程，合成另一個類似大小的新鏈片段，這些片段被稱為岡崎片段（Okazaki frag

5、ment）。最后，由一種DNA聚合酶和DNA連接酶負責把這些岡崎片段之間的RNA引物除去，并把缺口補平，使岡崎片段連成完整的DNA鏈。這種前導鏈的連續(xù)復制和滯后鏈的不連續(xù)復制在生物細胞中是普遍存在的，稱為DNA合成的半不連續(xù)復制。 圖27?DNA分子的復制 解旋酶（helicase）? DNA復制涉及的第一個問題就是DNA兩條鏈要在復制叉位置解開。DNA雙螺旋并不會自動解旋，細胞中有一類特殊的蛋白質可以促使DNA在復制叉處打開，這就是解旋酶。 解旋酶可以和單鏈DNA以及ATP結合，利用ATP分解生成ADP時產(chǎn)生的能量沿DNA鏈向前運動促使DNA雙鏈打開。 引物酶（primase）?

6、 引物酶在復制起點處合成RNA引物，引發(fā)DNA的復制。它與RNA聚合酶的區(qū)別在于可以催化核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸的聚合，而RNA聚合酶只能催化核糖核苷酸的聚合，其功能是啟動DNA轉錄合成RNA，將遺傳信息由DNA傳遞到RNA。 DNA聚合酶（DNA polymerase）? DNA聚合酶最早是在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的，以后陸續(xù)在其他原核生物中找到。它們的共同性質是：以dNTP為前體催化DNA合成；需要模板和引物的存在；不能起始合成新的DNA鏈；催化dNTP加到生長中的DNA鏈的3′-OH末端；催化DNA合成的方向是5′→3′。 DNA連接酶（DNA ligase）? DNA連接酶是1967年在三個實驗室同時發(fā)現(xiàn)的。它是一種封閉DNA鏈上的缺口的酶，借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA鏈的5′磷酸基團的末端與另一DNA鏈的3′-OH生成磷酸二酯鍵。只有兩條緊鄰的DNA鏈才能被DNA連接酶催化連接。