高中生物 第三章 第三节 DNA的复制教案 新人教版必修2

第三节 DNA的复制一、 教学目标1.概述DNA分子的复制。 2.探讨DNA复制的生物学意义。二、教学重点和难点1.教学重点：DNA分子复制的条件、过程和特点。2.教学难点：DNA分子复制的过程。三、自学质疑：1.DNA的复制方式：是半保留复制还是全保留复制呢？然后层层设疑，逐步剖析经典实验。DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA呢？此时，教师可以让学生分析经典实验中用同位素15N 标记的方法，分析用CsCl2.密度梯度离心后重带、中带、轻带表示的DNA分子的双链构成是怎样的？3.在整个实验的亲代、子一代、子二代细胞中提取出的DNA离心的结果说明了什么？小结：（1）明确DNA并不是由原来的DNA分子产生一个全新的DNA分子，而是DNA分子的两条链分开，每一条链(母链)作为一个模板再配上一条子链，这样形成的2个DNA分子每个都有一条母链和一条子链。（2）DNA复制过程大体分为三个阶段：DNA双螺旋结构在DNA解旋酶作用下解旋成2个单链片段；以解开的每一条单链片段(母链)为模板，遵循碱基互补配对原则，与提供原料中的4种核苷酸各自互补配对，并在DNA聚合酶作用下连接成一段子链；子链不断延伸并与对应母链盘绕成双螺旋结构，形成各含一条母链和一条子链的2个DNA分子。（3）DNA复制过程的特点有哪些？（其特点是边解旋边复制，半保留复制。）（4）DNA复制需要哪些条件？（复制需要模板、原料、酶和能量等基本条件。说明：DNA复制所需要的酶有多种，教材中介绍的“DNA解旋酶”、“DNA聚合酶”只是其中主要的两种。）（5）DNA复制的场所在哪里？在什么时间进行的？（DNA复制的场所是细胞核，复制时间是在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。）4经典实验中大肠杆菌的半保留复制图例，计算在第一代、第二代和第三代中含15NDNA分子的个数及所占比例。5.DNA自我复制的生物学意义是什么？DNA分子的这一复制过程，才使得亲代的遗传信息传递给子代，从而使前后代保持了一定的连续性。说明：DNA双螺旋的两条链是反向平行的，一条是53方向，另一条是35方向。生物细胞内所有的DNA聚合酶都只能催化53延伸。因此，以35的链为模板链时，DNA聚合酶可以沿53的方向合成互补的新链，这条链称为前导链（leading strand）。当以另一条链为模板时则不能连续合成新链，被称为滞后链（lagging strand）。这时，DNA聚合酶从复制叉的位置开始向远离复制叉的方向合成大约12 kb的新链片段，待复制叉向前移动相应的距离后，又重复这一过程，合成另一个类似大小的新链片段，这些片段被称为冈崎片段（Okazaki fragment）。最后，由一种DNA聚合酶和DNA连接酶负责把这些冈崎片段之间的RNA引物除去，并把缺口补平，使冈崎片段连成完整的DNA链。这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物细胞中是普遍存在的，称为DNA合成的半不连续复制。图27DNA分子的复制解旋酶（helicase） DNA复制涉及的第一个问题就是DNA两条链要在复制叉位置解开。DNA双螺旋并不会自动解旋，细胞中有一类特殊的蛋白质可以促使DNA在复制叉处打开，这就是解旋酶。解旋酶可以和单链DNA以及ATP结合，利用ATP分解生成ADP时产生的能量沿DNA链向前运动促使DNA双链打开。引物酶（primase） 引物酶在复制起点处合成RNA引物，引发DNA的复制。它与RNA聚合酶的区别在于可以催化核糖核苷酸和脱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，其功能是启动DNA转录合成RNA，将遗传信息由DNA传递到RNA。DNA聚合酶（DNA polymerase） DNA聚合酶最早是在大肠杆菌中发现的，以后陆续在其他原核生物中找到。它们的共同性质是：以dNTP为前体催化DNA合成；需要模板和引物的存在；不能起始合成新的DNA链；催化dNTP加到生长中的DNA链的3-OH末端；催化DNA合成的方向是53。DNA连接酶（DNA ligase） DNA连接酶是1967年在三个实验室同时发现的。它是一种封闭DNA链上的缺口的酶，借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5磷酸基团的末端与另一DNA链的3-OH生成磷酸二酯键。只有两条紧邻的DNA链才能被DNA连接酶催化连接。