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第3章基因的本质
第3节DNA的复制
教学内容
老师组织和引导
同学活动
教学意图
问题探讨
〖提示〗两个会徽所用的原料应当选自一块石材；应先制造模型，并按模型制作会徽；应使用电子把握的刻床；刻床应由一名技术娴熟的师傅操作，或完全数控等。（以上可由同学依据自己的阅历推想回答，事实是原料的确选自一块石材，但由于时间紧迫，两个会徽是由两名技术最好的师傅手工雕刻的）。验证的最简洁的方法是：将两个印章的图形盖在白纸上进行比较（同学也可能提出更科学、更现代化的方法）。
阅读思考争辩回答
引入新课
〖叙述〗DNA既能作为遗传物质，就必需具有精确的自我复制力量，那它是怎样进行复制的呢？
思考争辩
引起思考引入新课
一、对DNA分子复制的推想
〖引导〗引导同学阅读课文P52，沃森和克里克提出的有名的DNA双螺旋结构模型后，又发表了遗传物质自我复制的假说。进而总结出“半保留复制”的概念。
〖叙述〗在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个双螺旋分子中，一条链是旧的而另外一条链是新的，因此这种复制方式被称为半保留复制。
阅读思考
学新学问
二、DNA半保留复制的试验证据
〖叙述〗我们知道，当假说通过实践检验并被证明是正确的后，才能上升为科学理论。随着科学技术的进展，放射性同位素示踪技术被应用到DNA分子复制的争辩中。下面我们来探讨一下DNA分子半保留复制的试验证据。
〖叙述〗大家阅读课文P53，结合图3-12，利用物理、化学学问体会科学家试验设计的方法、原理、步骤、结果、结论及它的奇妙之处。
强调：该试验证明白DNA的复制是以半保留的方式进行的。
看图思考
培育严谨重视实的态度
旁兰思考题1
〖提示〗本试验是依据半保留复制原理和DNA密度的变化来设计的。在本试验中依据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA了。
思考回答
拓展思维学问迁移
三、DNA复制的过程
1.概念：指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。
2.时间：细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期
3.场所：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
4.条件：⑴模板：两条母链
⑵原料：四种脱氧核苷酸、能量（ATP）
⑶酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
5.过程：
①解旋供应精确 模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。
②合成互补子链：以上述解开的每一段母链为模板，以四周环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。
③子、母链结合盘绕形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延长，同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的DNA分子，这样，1DNA分子→2个完全相同的DNA分子。
6.特点：①DNA分子是边解旋边复制的；②是一种半保留式复制。（即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条（子链）则是新合成的。）
7.“精确 ”复制的缘由：
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制供应模板；
②碱基具有互补配对的力量，能够使复制精确 无误。
8.结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
9. 意义：DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使种族得以连续。
同学思考下列问题：
①什么叫解旋？解旋的目的是什么？
②什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？
③简述“子链”形成的过程。
DNA复制后两个子代DNA分子和亲代DNA分子是否完全相同？为什么？
通过设问，同学回答，进一步让同学理解和巩固DNA复制的全过程。
DNA分子连续复制演绎的计算规律
已知某一DNA分子用15N标记（0代）将含有该标记DNA分子的细胞（或细菌）转移到只含14N的培育基中培育（进行DNA复制）若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例如下表：
世代
DNA分子的结构特点
脱氧核苷酸链的数量变换规律
分子总数
不同DNA分子占全部DNA分子之比
单链总数
不同脱氧核苷酸链占全部链之比
只含15N分子
含14N15N杂种分子
只含14N分子
含15N的链
含14N的链
0
1
1
2
1
1
2
1
4
1/2
1/2
2
4
1/2
1/2
8
1/4
3/4
3
8
1/4
3/4
16
1/8
7/8
n
2n
2/2n
1－2/2n
2n＋1
1/2n
1－1/2n
同学填表
培育同学的总结力量
小结
1．通过学习必需把握DNA的复制过程、复制的必需条件及DNA复制在生物学上的重要意义。为学习生物的遗传和生物的变异奠定基础。
2．目前DNA分子广泛用于刑事案件侦破等方面
（l）DNA分子是亲子鉴定的主要证据之一。
（2）把案犯在现场留下的毛发、血等进行分析作为破案的证据，与DNA有关。
作业
练习一二
【典型例题】
例1.假如将大肠杆菌的 DNA分子用 标记，然后将大肠杆菌移入 培育基上连续培育。从分析得知，第一代大肠杆菌DNA储存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA储存的遗传信息完全相同，其缘由是__________。若连续培育三代，此时，含 标记的DNA分子约占大肠杆菌DNA分子总量的多少？其缘由是多少？
【解析】 解题时，可用下图表示双链DNA分子复制过程：从图解可知，其次代大肠杆菌的DNA分子是以亲代的DNA分子中两条母链分别为模板，依据碱基互补配对原则复制而成的。其次代大肠杆菌的DNA分子总量中，含 标记的为 （即 ）；第三代应为 （即 ）。
【答案】 以亲代DNA为模板，依据碱基互补配对原则复制而成；25％；因 DNA分子的复制方式为半保留复制。
例2.将大肠杆菌置于含 的培育基中培育一段时间，然后把 DNA被 完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含 的一般培育基培育，使其繁殖两代形成 4个新个体，则它们的 DNA中含 的链与 的链的比是（ ）
A．3：1 B．2：1 C．1：1 D．7：l
【解析】本题考查“大肠杆菌只有一个DNA分子”以及对“DNA分子具有双链结构”和“DNA半保留复制”的理解。 标记的DNA有两条含 的链，当利用含 的氮源来繁殖合成新DNA时，依据半保留复制的特点，新形成的 2个 DNA分子上应各有一条含 的链和一条含 的链，没有了 的来源，不论以后复制多少次，含 的链永久只是两条，而增加的新链都是含 的链。而题中形成了4个新个体，则只有4个DNA分子——8条单链，只有两条含 ，其余六条含 ， 链： 链=6：2=3：1。
【答案】A。
【评点】DNA复制，是将两条链之间的氢链打开，形成两条单链，然后以单链为模板，依据碱基互补配对原则，再各形成一条新链。在什么培育基上复制，新链即含什么培育基上的物质，再次复制仍如此，但是原DNA（亲代DNA）中的两条链上的物质永久不变。
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