遗传信息的复制
【学习目标】
1．简述DNA复制的过程并说明DNA分子的半保留复制；
2．知道DNA复制在遗传上的意义。
【学习重点】
DNA分子复制的条件、过程和特点。
【学习难点】
DNA分子复制的过程。
【学习过程】
一、自主学习
寻找证据——阅读
阅读教材P17页资料，根据阅读获得的信息，思考下列问题：
1．含有15N-DNA的细菌在14N培养基中培养一代后，细菌裂解液只有一条低于15N/15N-DNA的区带，这说明什么？
2．含有15N-DNA的细菌在14N培养基中培养两代后，细菌裂解液中出现了15N/14N-DNA杂种带和14N/14N-DNA轻带两条区带，这说明了什么？
3．DNA的结构与DNA复制的方式有哪些必然的联系？
寻找证据——阅读
阅读教材P19页资料，根据阅读获得的信息，思考下列问题：
1．DNA合成的原料包括哪些？
2．DNA复制过程主要包括哪些步骤？
3．DNA合成过程的发现对生物遗传信息的研究有哪些意义？
二、知识巩固
1．有关DNA复制的叙述，正确的是(
)
A．有丝分裂分裂期和减数分裂过程中进行复制
B．全部解旋之后才开始碱基配对
C．复制后每个新DNA分子含一条母链和一条子链
D．复制的场所是细胞核和核糖体
2．下列关于DNA分子复制过程顺序的叙述，正确的是(
)
①互补碱基对之间的氢键断裂
②在DNA聚合酶作用下把脱氧核糖核苷酸连接成链
③DNA分子在解旋酶作用下解旋
④以母链为模板进行碱基互补配对并形成氢键
⑤子链与母链盘绕形成双螺旋结构
A．③①②④⑤
B．③④②⑤①
C．③①④②⑤
D．①③④②⑤
3．某DNA分子共有a个碱基对，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸数为(
)
A．7(2a－m)
B．8(a－m)
C．7(a－m)
D．8(2a－m)
4．如图是DNA分子复制的图解，请据图回答：
（1）图中的[1]表示________过程，需要________酶的作用。
（2）图中的[2]过程表示以母链为模板进行的碱基的互补配对，参与配对的物质是游离在周围的________。
（3）图中的[3]过程表示形成两个新的________分子，参与此过程的酶有________等。
（4）DNA复制一般是严格的________复制，DNA复制的遗传学意义是为________在亲子代之间的________准备了物质基础。
答案
1．C
2．C
3．C
4．（1）解旋
解旋
（2）脱氧核糖核苷酸
（3）DNA
DNA聚合酶
（4）半保留
遗传信息
传递遗传信息的复制
【教学目标】
1．简述DNA复制的过程并说明DNA分子的半保留复制；
2．知道DNA复制在遗传上的意义。
【教学重点】
DNA分子复制的条件、过程和特点。
【教学难点】
DNA分子复制的过程。
【教学过程】
一、导入新课
展示父子（如成龙和儿子、胡歌和父亲）的照片。教师引导学生思考：为什么这样像？教师引导学生得出答案：亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。
那么，何谓DNA的复制？
所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA→2DNA。
那么，新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？
二、讲授新课
（一）DNA复制为半保留复制
1．证明DNA分子半保留复制的实验
实验材料：大肠杆菌
实验方法：同位素示踪法和离心技术
实验过程：①用15N标记的培养基培养大肠杆菌，获得15N/l5N-DNA；
②将大肠杆菌转移到只含14N的培养基中培养；
③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA；
④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
实验预期：离心后出现3条DNA带：
①重带（密度最大，最靠近试管底部）：15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）；
②杂交带（密度居中，位置也居中，称为中带）：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA（15N/14N）；
③轻带（密度最小，离试管底部最远），两条链都为14N标记的子代双链DNA（14N/14N）
实验结果（与预期结果相同）：亲代
子一代
子二代
实验结论：DNA复制方式为半保留复制
2．规律总结
特别提醒（1）运用DNA分子半保留复制特点，分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核糖核苷酸链数；还应注意培养基中化学元素的转换。
（2）运用DNA分子半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核糖核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。
（二）DNA的复制过程
学生阅读教材，教师提问：
1．DNA复制在什么时间进行的？（DNA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。）
2．DNA复制的场所在哪里？（DNA复制的场所主要是在细胞核，还有少部分发生在线粒体、叶绿体中。）
3．DNA的复制过程（首先让学生明确DNA
并不是由原来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。DNA复制过程大体分为三个阶段：（1）DNA双螺旋结构在DNA解旋酶作用下解旋成2个单链片段；（2）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种脱氧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；（3）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。）
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。特别需要向学生说明的是，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。此外，要让学生明确复制除需要四个基本条件外，还需要其他条件，如RNA引物等，因为DNA在复制过程中，有时会出现一些错配碱基，用RNA引物，即使出现差错，也会被DNA聚合酶及时地把错配的碱基切除，然后再补上正确的碱基，提高了DNA复制的准确性。）
5．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。）
6．DNA准确复制的原因和意义。（①原因：A．DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；B．通过碱基互补配对原则，保证了复制能够精确地进行。②意义：使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息传递的连续性。）
7．应用（PCR技术：利用DNA复制的原理，使DNA在体外完成复制。）
思考：PCR技术中并不使用解旋酶，DNA是怎样解旋并使氢键断裂的？（提示：通过高温，使DNA变性解旋并使氢键断裂。）
当堂检测
1．在DNA复制过程中，不可能发生的是（
B
）
A．基因突变
B．基因重组
C．DNA解旋
D．碱基互补配对
2．女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36mm，DNA复制速度约为4μm/min，但复制过程仅需40min左右即可完成。这是因为DNA分子（
D
）
A．边解旋边复制
B．每个复制点双向复制，使子链迅速延伸
C．以半保留方式复制
D．复制起点多，分段同时复制
3．PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是(
B
)
①PCR过程需要的引物是人工合成的DNA单链
②PCR过程不需要DNA聚合酶
③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的
④PCR过程中DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．①④
B．①③
C．②③
D．②④
【板书设计】(共18张PPT)
遗传信息的复制
为什么这样像？
亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。
何谓DNA的复制？
所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA→2DNA。
新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？
一、DNA复制为半保留复制
实验材料
大肠杆菌
实验方法
同位素示踪法和离心技术
实验过程
①用15N标记的培养基培养大肠杆菌，获得15N/l5N-DNA；
②将大肠杆菌转移到只含14N的培养基中培养；
③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA；
④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
1.证明DNA分子半保留复制的实验
实验预期
离心后出现3条DNA带：
①重带（密度最大，最靠近试管底部）：15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）；
②杂交带（密度居中，位置也居中，称为中带）：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA（15N/14N）；
③轻带（密度最小，离试管底部最远），两条链都为14N标记的子代双链DNA（14N/14N）。
实验结果（与预期结果相同）
实验结论
DNA复制方式为半保留复制
亲代
子一代
子二代
2.规律总结
二、DNA的复制过程
（1）复制时期
（2）复制场所：
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
有丝分裂间期
减数第一次分裂前的间期
（体细胞）
（有性生殖过程）
（3）复制过程
解旋
子链
合成子链
重新螺旋
子链
③结果：把两条螺旋的双链解开
②需要解旋酶的作用
①需要细胞提供能量
③酶：DNA聚合酶等
②原料：游离的四种脱氧核糖核苷酸
①模板：解开的每一段母链
④原则：碱基互补配对原则
每一条新链同与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构
能量
解旋酶
解开
母链
脱氧核糖核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
双螺旋结构
（4）复制条件
模板：DNA的每一条链为模板
原料：四种脱氧核糖核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
引物：RNA
为什么需要有RNA引物来引发DNA复制呢?
（5）复制特点
①边解旋边复制；②半保留复制。
（6）准确复制的原因和意义
①原因：
a.DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；
b.通过碱基互补配对原则，保证了复制能够精确地进行。
②意义：使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息传递的连续性。
（7）应用
PCR技术：
利用DNA复制的原理，使DNA在体外完成复制。
PCR技术中并不使用解旋酶，DNA是怎样解旋并使氢键断裂的？
提示：通过高温，使DNA变性解旋并使氢键断裂。
当堂检测
1.在DNA复制过程中，不可能发生的是（ ）
A．基因突变
B．基因重组
C．DNA解旋
D．碱基互补配对
B
2.女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36mm，DNA复制速度约为4μm/min，但复制过程仅需40min左右即可完成。这是因为DNA分子（
）
A.边解旋边复制
B.每个复制点双向复制，使子链迅速延伸
C.以半保留方式复制
D.复制起点多，分段同时复制
D
3．PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是( )
①PCR过程需要的引物是人工合成的DNA单链
②PCR过程不需要DNA聚合酶
③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的
④PCR过程中DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．①④
B．①③
C．②③
D．②④
B
知识梳理
遗传信息的复制
DNA复制为半保留复制
DNA的复制过程
谢
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