2.2 DNA分子的结构和复制（5） 教学设计-高一生物必修二同步教学（苏教版）

第二章 遗传的分子基础 第二节 DNA分子的结构和复制 第2课时 DNA分子的复制 学习目标 （1）阅读教材，结合DNA分子的结构特点，了解DNA半保留复制的实验证据。 （2）结合教材，归纳DNA分子的复制过程、计算规律，并探讨DNA复制的生物学意义。 [重难点击]　 （3）DNA分子的复制过程和特点。 前课梳理 1．DNA分子的结构 (1)基本单位：构成DNA分子的基本单位是[④]脱氧核苷酸，由一分子[①]磷酸、一分子[②]脱氧核糖和一分子[③]含氮碱基连接而成。 (2)整体：由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 (3)由[②]脱氧核糖和[①]磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。 (4)碱基互补配对原则：[⑤]A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与[⑦]C(胞嘧啶)配对。 2．结合有丝分裂中DNA含量的变化曲线分析 (1)在真核细胞中，DNA存在于细胞核、线粒体和叶绿体中，有丝分裂间期的DNA含量加倍是由于DNA的复制。 (2)CD段DNA含量减半的原因是细胞质分裂，细胞一分为二。不考虑突变，产生的两个子细胞中核DNA携带的遗传信息完全相同。 学习探究 探究点一　DNA分子复制的实验证据 沃森和克里克构建了DNA分子结构(如图1)，DNA分子作为遗传物质必须能够自我复制传递给下一代，沃森和克里克又根据其特点，提出了遗传物质自我复制的假说。 1．对DNA分子复制的推测 假说：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。 由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半保留复制(如图2)。 科学家的假说是否正确呢？1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证明DNA是以半保留的方式进行复制的。 2．DNA分子复制的实验证据 (1)实验方法：放射性同位素标记法和离心技术。 (2)实验原理：如果DNA的两条链中都用15N标记，那么这样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的底部；两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子质量小，离心时应该在试管的上部；两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子质量居中，离心时应该在试管的中部。 3．DNA的复制方式 科学家以细菌(约每20分钟分裂一次，产生子代)为实验材料，运用同位素标记技术，设计了以下实验： (1)实验方法过程 由图示过程来看，实验的基本步骤为： ①用含15N标记的NH4Cl培养细菌。 ②将细菌转移到含14N的普通培养液中培养。 ③在不同时刻收集细菌并提取DNA分子。 ④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。 (2)实验结果预测 如果DNA的两条链中都含有15N，那么这样的DNA分子质量大，离心时应该在试管的底部；两条链中都含有14N，那么这样的DNA分子质量小，离心时应该在试管的上部；两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA分子质量居中，离心时应该在试管的中部。 (3)实验结果分析 亲代的结果说明DNA分子还没有复制；子一代试管中为杂合链带说明DNA复制了一次。子二代试管中既有杂合链带又有轻链带，说明这时DNA分子复制了两次。 (4)由以上结果可以判断，DNA复制时总是保留一条母链，新合成一条子链，这样的复制方式叫做半保留复制。 【归纳提炼】 DNA分子在复制时，以解旋形成的两条链(旧链)为模板，按照碱基互补配对原则吸收脱氧核苷酸与之配对，形成两条新链(子链)，新链与旧链螺旋形成一个新的DNA分子，所以称之为半保留复制。 【活学活用】 1．以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，推测经复制后的子链是(　　) A．“—T—A—G—”B．“—U—A—G—” C．“—T—A—C—”D．“—T—U—C—” 问题导析　(1)DNA复制中碱基配对原则为A与T配对，G与C配对。 (2)DNA分子中不含有碱基U，这种碱基只在RNA中含有。 答案　A 解析　DNA复制按照碱基互补配对原则进行。 探究点二　DNA分子复制的过程 通过以上实验我们了解到DNA分子复制具有半保留复制的特点，下图为DNA分子复制的过程。结合该图，思考下列内容。 1．时间：DNA分子复制是在细胞的有丝分裂间期和减数第一次分裂间期进行的，是随着染色体的复制而完成的。 2．在真核生物的细胞中，DNA复制发生的场所有细胞核、线粒体和叶绿体。主要场所是细胞核。 3．条件：DNA复制需要的模板是亲代DNA的两条链，原料是四种脱氧核苷酸，需要解旋酶和DNA聚合酶等。 (1)解旋酶的作用是将两条螺旋状的长链解开形成单链