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

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1、第三節(jié) DNA的復(fù)制 一、 教學(xué)目標(biāo) 1.概述DNA分子的復(fù)制。 2.探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義。 二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn)：DNA分子復(fù)制的條件、過(guò)程和特點(diǎn)。 2.教學(xué)難點(diǎn)：DNA分子復(fù)制的過(guò)程。 三、自學(xué)質(zhì)疑： 1.DNA的復(fù)制方式：是半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制呢？ 然后層層設(shè)疑，逐步剖析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。DNA是肉眼看不見(jiàn)的，如何才能分辨DNA呢？此時(shí)，教師可以讓學(xué)生分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中用同位素15N 標(biāo)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(gòu)成是怎樣的？ 3.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的親代、子一代、子二代細(xì)胞中提取出的DN

2、A離心的結(jié)果說(shuō)明了什么？ 小結(jié)：（1）明確DNA并不是由原來(lái)的DNA分子產(chǎn)生一個(gè)全新的DNA分子，而是DNA分子的兩條鏈分開(kāi)，每一條鏈(母鏈)作為一個(gè)模板再配上一條子鏈，這樣形成的2個(gè)DNA分子每個(gè)都有一條母鏈和一條子鏈。 （2）DNA復(fù)制過(guò)程大體分為三個(gè)階段：①DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在DNA解旋酶作用下解旋成2個(gè)單鏈片段；②以解開(kāi)的每一條單鏈片段(母鏈)為模板，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，與提供原料中的4種核苷酸各自互補(bǔ)配對(duì)，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(duì)應(yīng)母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，形成各含一條母鏈和一條子鏈的2個(gè)DNA分子。 （3）DNA復(fù)制過(guò)程的特點(diǎn)有哪些？（其特點(diǎn)是邊

3、解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制。） （4）DNA復(fù)制需要哪些條件？（復(fù)制需要模板、原料、酶和能量等基本條件。說(shuō)明：DNA復(fù)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(fù)制的場(chǎng)所在哪里？在什么時(shí)間進(jìn)行的？（DNA復(fù)制的場(chǎng)所是細(xì)胞核，復(fù)制時(shí)間是在細(xì)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(shí)驗(yàn)中大腸桿菌的半保留復(fù)制圖例，計(jì)算在第一代、第二代和第三代中含15NDNA分子的個(gè)數(shù)及所占比例。 5.DNA自我復(fù)制的生物學(xué)意義是什么？ DNA分子的這一復(fù)制過(guò)程，才使得親代的遺傳信息傳遞給子代，從而使前后代保持了一定的連續(xù)性。 說(shuō)明：D

4、NA雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模粭l是5′→3′方向，另一條是3′→5′方向。生物細(xì)胞內(nèi)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(shí)，DNA聚合酶可以沿5′→3′的方向合成互補(bǔ)的新鏈，這條鏈稱為前導(dǎo)鏈（leading strand）。當(dāng)以另一條鏈為模板時(shí)則不能連續(xù)合成新鏈，被稱為滯后鏈（lagging strand）。這時(shí)，DNA聚合酶從復(fù)制叉的位置開(kāi)始向遠(yuǎn)離復(fù)制叉的方向合成大約1~2 kb的新鏈片段，待復(fù)制叉向前移動(dòng)相應(yīng)的距離后，又重復(fù)這一過(guò)程，合成另一個(gè)類似大小的新鏈片段，這些片段被稱為岡崎片段（Okazaki fragment）。最后，由一種DNA聚合酶和

5、DNA連接酶負(fù)責(zé)把這些岡崎片段之間的RNA引物除去，并把缺口補(bǔ)平，使岡崎片段連成完整的DNA鏈。這種前導(dǎo)鏈的連續(xù)復(fù)制和滯后鏈的不連續(xù)復(fù)制在生物細(xì)胞中是普遍存在的，稱為DNA合成的半不連續(xù)復(fù)制。 圖27?DNA分子的復(fù)制 解旋酶（helicase）? DNA復(fù)制涉及的第一個(gè)問(wèn)題就是DNA兩條鏈要在復(fù)制叉位置解開(kāi)。DNA雙螺旋并不會(huì)自動(dòng)解旋，細(xì)胞中有一類特殊的蛋白質(zhì)可以促使DNA在復(fù)制叉處打開(kāi)，這就是解旋酶。 解旋酶可以和單鏈DNA以及ATP結(jié)合，利用ATP分解生成ADP時(shí)產(chǎn)生的能量沿DNA鏈向前運(yùn)動(dòng)促使DNA雙鏈打開(kāi)。 引物酶（primase）? 引物酶在復(fù)制起點(diǎn)處合成RNA引物，引

6、發(fā)DNA的復(fù)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(dòng)DNA轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhǎng)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(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)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(tuán)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。