高中化学人教版 (2019)必修 第一册实验活动2 铁及其化合物的性质当堂达标检测题

第3章　基因的本质

第3节　DNA的复制

《DNA的复制》是人教版高中生物必修二第三章第3节的内容。学生在本章第2节已经学习了《DNA分子的结构》为本节课的学习打下了基础，本节课的学习也为学生学习第四章遗传信息的转录和第五章基因突变做好了铺垫，承接作用非常明显。

生命观念：理解遗传信息通过DNA分子在亲子代之间进行传递；

科学思维：概述DNA分子的复制过程、条件及特点；

科学探究：通过设计相关实验探究DNA分子复制的方式。　

1．DNA分子复制的条件、特点及过程；

2．DNA复制过程，半保留复制实验的分析。

PPT展示被琥珀困住的蚊子：

（1）如果现在要复活恐龙，我们应该怎么办？

（2）让恐龙复活的关键是什么？

（3）DNA作为遗传物质，是如何进行复制的？为了保证遗传信息的精确传递，怎样保证DNA准确复制？

　沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。”

问题1：碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？

问题2：这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点?
一、对DNA复制的推测

关于DNA的复制方式，科学家提出了哪些假说？

PPT展示全保留复制与半保留复制：思考：DNA分别通过这两种复制方式复制一次，所形成的子代DNA分子的组成有何不同？

问题1：要在实验中直观地标识母链和子链，应采取怎样的方法？

同位素标记法。

问题2：如果用同位素进行标记，可标记什么元素?

可标记C、H、O、N、P等元素。

问题3：如果亲代DNA是被15N作标记的，放在含14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？

二、DNA半保留复制的实验证据
1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔设计实验
实验材料：大肠杆菌
实验方法：同位素标记法，15N 14N
△同位素标记法

在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O与18O，12C与14C。同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素有的具有放射性，如14C、32P、3H、35S等；有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。

假如半保留复制是正确的，实验的预期会是怎样的？

假如全保留复制是正确的，实验的预期又会是怎样的？

在演绎推理后，还应进行实验验证，PPT展示实验过程：

结论：DNA的复制方式——是半保留复制，不是全保留复制。

三、DNA复制的过程

1、场所：主要在细胞核，但在线粒体、叶绿体和原核生物的拟核中也发生。

2、时间：细胞分裂前的间期（有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期）

3、条件：

①能量：ATP（为DNA的复制提供能量）

②模板：2条DNA分子单链

③原料：游离的4种脱氧核苷酸

④酶：解旋酶、DNA聚合酶

4、复制过程：
①解旋（解旋酶）
在ATP帮助下，解旋酶将DNA双螺旋的2条链解开
②合成子链（DNA聚合酶）
将4种脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，在DNA
聚合酶的作用下合成与母链互补的1条子链
③形成DNA
新合成的子链不断延伸，与其对应的模板链绕成双螺旋结构
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5、特点：

①边解旋边复制
②半保留复制
③多起点复制
6、复制准确进行的原因：

双螺旋结构：
为DNA复制提供了精确的模板
碱基互补配对原则：
保证了复制的准确进行
7、意义：
通过复制将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性（使亲子代保持连续性）。

本节课最大的特点就是将课堂教学和书本知识有机的结合起来，为学生铺设了符合知识规律的思维轨道，让学生体验了科学实验的过程。努力创设情境，设计一系列问题串，让学生积极思考，主动参与课堂活动，培养学生的参与意识和创新意识，自主学习，合作交流的能力。从学生解答相关题目可以看出，他们普遍对DNA复制的过程掌握得比较好，但对放射性元素标记的DNA复制过程中，含放射性元素的DNA占后代DNA总数的比例，及含放射性的DNA链占后代DNA总链数的比例掌握得不够理想，分析原因是学生没有真正掌握探究DNA复制方式的实验，我觉得有两点要给学生讲解清楚，一是在培养基中完成对大肠杆菌的标记过程，这里要给学生强调大肠杆菌是在培养基中繁殖很多代以后才用来做实验的，也就是说，从培养基中取出的大肠杆菌的DNA中均含有了放射性元素，而不能理解成有部分大肠杆菌的DNA一条链含放射性，另一条不含；另外一点就是简单介绍一下“密度梯度离心”，使学生理解试管中“轻带”、“中带”和“重带”的含义。