高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制获奖教案

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制获奖教案，共8页。教案主要包含了教学重点，教学难点，作出假设，演绎推理，验证假设，得出结论等内容，欢迎下载使用。
1．概述DNA分子的复制过程；
2．探讨DNA复制的生物学意义；
3．通过学生对DNA复制的推测，深入理解假说—演绎方法在研究中的应用；
4. 通过探究DNA分子复制的验证实验，了解同位素标记法在生物化学和分子生物学中的广泛应用，拓宽学生解决问题的思路。
教学重难点
【教学重点】
DNA复制的条件、过程和特点。
【教学难点】
1．DNA分子的复制过程；
2．DNA分子的过程中涉及的计算。
教学准备
教师：多媒体课件。
学生：提前预习。
教学过程
新课导学
DNA鉴定在遗体辨认中的应用
震惊世界的“911”事件夺去了很多无辜的生命，两幢大楼轰然倒塌，死伤者数以千计，从废墟中清理出的尸体面目全非，无法辨认，如何来确定罹难者的身份呢？
警方利用PCR技术获得了罹难者大量的DNA系列。通过与失踪人员的亲人进行DNA检测鉴定和认定。
据报道，2021年9月8日，在“911”恐袭事件即将迎来20周年之际，纽约市通过DNA鉴定确定了两名 9/11 受害者的身份。纽约的死亡人数中占9/11事件的40%，约1106名受害者的身份尚未确定，鉴定工作仍在进行中。
新课教学
（1）对DNA复制的推测
最早提出的DNA复制模型有三种
1、全保留复制
新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。
2、半保留复制
形成的分子一半是新的，一半是旧的。
3、分散复制
新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合。
（2）DNA半保留复制的实验证据
对DNA复制方式的探究（探究方法）
把复制的单链和原来的链做上标记，然后观察它在新DNA中出现的情况。分析3种复制假设在实验中的结果有何差异.
问题1：如果DNA是半保留复制，复制后得到的子一代DNA和子二代DNA的组成是怎样的?
问题2：如果要在实验中直观地区别、“标识”母链或子链，可以采取什么办法？
同位素标记法
问题3：如果用同位素（放射性）进行标记，
用什么元素？
可标记C、H、O、N、P等元素
假说-演绎法
【作出假设】
DNA复制是一种半保留式的复制；
每个子代DNA均由1条母链和1条子链组成。
【演绎推理】
亲代DNA是15N的，放在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？
亲 代：15N/15N-DNA （全部）
子一代：15N/14N-DNA （全部）
子二代：15N/14N-DNA (1/2) 、14N/14N-DNA(1/2)
【验证假设】
15N和 14N的区别
15N和 14N具有相同质子数，不同中子数（或不同质量数）同一元素的不同核素互为同位。
15N和 14N的质子数都为7，左上角数是质子数和中子数之和。
【得出结论】
实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的
（3）DNA复制过程
1、复制时期
①细胞有丝分裂的间期
②减数第一次分裂的间期
③无丝分裂前期
2、复制场所
①细胞核（主要场所）；
②线粒体；
③叶绿体 。
3、复制过程
①解旋；
②合成子链 ；
③形成子DNA。
4、复制条件
①引物：RNA
②模板：亲代DNA的两条母链；
③原料：4种脱氧核苷酸；
④能量：ATP；
⑤酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。
5、复制特点
①边解旋边复制；
②半保留复制；
③有复制起始点，原核生物只有一个复制起始点，真核生物有多个；
④双向复制。
6、复制意义
遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
问题思考
1、二条母链的碱基顺序是否相同？
不同，互补。
2、二条子链的碱基顺序是否相同？
不同，互补。
3、新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？
相同。
4、DNA准确复制的原因?
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；
②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
5、DNA分子的复制实质是什么？
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性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。
脱氧核苷酸链计算
一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？
①DNA分子数= 2n个；
②脱氧核苷酸链数= 2n+1条；
③母链数=2条；
④子链数=2n+1 -2条。
碱基数量计算
一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要C（G、T、A）多少个？
∵A=ma%，A=T，C=G,
∴ A+T= 2ma%，C=G=m(1/2﹣ a%),
∵ 复制n代后子链数=2n+1-2 ,
∴连续复制n代后需要C（胞嘧啶）=[(2n+1-2 )/2]*m (1/2- a%)=m(2n-1)(1/2-a%)
将1个含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则
1、子代DNA分子共有2n个
①含15N的DNA分子：2个
②只含15N的DNA分子：0个
③含14N的DNA分子：2n个
④只含14N的DNA分子：(2n-2)个
2、脱氧核苷酸链共有2n+1条
①含15N的脱氧核苷酸链：2条
②含14N的脱氧核苷酸链：(2n+1-2)条。
课堂反馈
1、一双链DNA分子在解旋时，一条链上的G变成C，则DNA分子经n次复制后，发生差错的DNA分子占（ A ）
A．1/2 B．1/（2n-1）
C．1/2n D．1/（2n+1）
2、下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ A ）
A ．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制
B ．DNA复制前需要把DNA双螺旋结构全部解旋
C ．单个脱氧核苷酸在DNA解旋酶的作用下连接合成新的子链
D ．减数分裂过程中，一个DNA分子通过复制后产生四个DNA分子
3、某一DNA分子含有800个碱基对，其中含有A的脱氧核苷酸600个。该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中的含G的脱氧核苷酸6200个，该DNA分子已经复制了（ B ）
A ．4次 C ．6次 B ．5次 D ．7次
4、用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞咤啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制5次。下列有关判断错误的是（ C ）
A．含有15N的DNA分子有两个
B．只含有14N的DNA分子占15/16
C．复制过程中需游离腺嘌呤脱氧核苷酸320个
D．复制结果共产生32个DNA分子
5、1958年科学家Taylr用3H标记蚕豆根尖细胞(含12条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含3H标记的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期和后期，一个细胞中被标记的染色体条数分别是（ A ）
A ．中期12、后期12 B ．中期12、后期24
C ．中期6、后期6 D ．中期6、后期12
6、某个DNA片段由500对碱基组成，G+C占碱基总数的34%，若该DNA片段连续复制3次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为（ B ）
A ．1 155 B ．1320 C ．2310 D ．2640
四、课堂总结
【教师】课堂小结，多媒体课件展示。
1、DNA复制时间
有丝分裂分裂间期
减数第一次分裂前的间期
无丝分裂前期
2、DNA复制特点
边解旋边复制
半保留复制
有复制起始点，双向复制
3、DNA复制意义
遗传信息从亲代传给子代，保持前后代遗传信息的连续性
4、复制条件
引物：RNA
模板：亲代DNA的两条母链；
原料：4种脱氧核苷酸；
能量：ATP；
酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等。
5、复制原则
碱基互补配对原则