高中生物 第三章 第三節(jié) DNA的復(fù)制教案 新人教版必修2

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1、第三節(jié) DNA的復(fù)制一、 教學(xué)目標(biāo)1.概述DNA分子的復(fù)制。 2.探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn):DNA分子復(fù)制的條件、過程和特點(diǎn)。2.教學(xué)難點(diǎn):DNA分子復(fù)制的過程。三、自學(xué)質(zhì)疑:1.DNA的復(fù)制方式:是半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制呢?然后層層設(shè)疑,逐步剖析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。DNA是肉眼看不見的,如何才能分辨DNA呢?此時(shí),教師可以讓學(xué)生分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中用同位素15N 標(biāo)記的方法,分析用CsCl2.密度梯度離心后重帶、中帶、輕帶表示的DNA分子的雙鏈構(gòu)成是怎樣的?3.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的親代、子一代、子二代細(xì)胞中提取出的DNA離心的結(jié)果說明了什么?小結(jié):(1)明確DNA并不是由原來的D

2、NA分子產(chǎn)生一個(gè)全新的DNA分子,而是DNA分子的兩條鏈分開,每一條鏈(母鏈)作為一個(gè)模板再配上一條子鏈,這樣形成的2個(gè)DNA分子每個(gè)都有一條母鏈和一條子鏈。(2)DNA復(fù)制過程大體分為三個(gè)階段:DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在DNA解旋酶作用下解旋成2個(gè)單鏈片段;以解開的每一條單鏈片段(母鏈)為模板,遵循堿基互補(bǔ)配對原則,與提供原料中的4種核苷酸各自互補(bǔ)配對,并在DNA聚合酶作用下連接成一段子鏈;子鏈不斷延伸并與對應(yīng)母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu),形成各含一條母鏈和一條子鏈的2個(gè)DNA分子。(3)DNA復(fù)制過程的特點(diǎn)有哪些?(其特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制。)(4)DNA復(fù)制需要哪些條件?(復(fù)制需要模板、原料、酶

3、和能量等基本條件。說明:DNA復(fù)制所需要的酶有多種,教材中介紹的“DNA解旋酶”、“DNA聚合酶”只是其中主要的兩種。)(5)DNA復(fù)制的場所在哪里?在什么時(shí)間進(jìn)行的?(DNA復(fù)制的場所是細(xì)胞核,復(fù)制時(shí)間是在細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期。)4經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中大腸桿菌的半保留復(fù)制圖例,計(jì)算在第一代、第二代和第三代中含15NDNA分子的個(gè)數(shù)及所占比例。5.DNA自我復(fù)制的生物學(xué)意義是什么?DNA分子的這一復(fù)制過程,才使得親代的遺傳信息傳遞給子代,從而使前后代保持了一定的連續(xù)性。說明:DNA雙螺旋的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模粭l是53方向,另一條是35方向。生物細(xì)胞內(nèi)所有的DNA聚合酶都只能催化53

4、延伸。因此,以35的鏈為模板鏈時(shí),DNA聚合酶可以沿53的方向合成互補(bǔ)的新鏈,這條鏈稱為前導(dǎo)鏈(leading strand)。當(dāng)以另一條鏈為模板時(shí)則不能連續(xù)合成新鏈,被稱為滯后鏈(lagging strand)。這時(shí),DNA聚合酶從復(fù)制叉的位置開始向遠(yuǎn)離復(fù)制叉的方向合成大約12 kb的新鏈片段,待復(fù)制叉向前移動(dòng)相應(yīng)的距離后,又重復(fù)這一過程,合成另一個(gè)類似大小的新鏈片段,這些片段被稱為岡崎片段(Okazaki fragment)。最后,由一種DNA聚合酶和DNA連接酶負(fù)責(zé)把這些岡崎片段之間的RNA引物除去,并把缺口補(bǔ)平,使岡崎片段連成完整的DNA鏈。這種前導(dǎo)鏈的連續(xù)復(fù)制和滯后鏈的不連續(xù)復(fù)制在生

5、物細(xì)胞中是普遍存在的,稱為DNA合成的半不連續(xù)復(fù)制。圖27DNA分子的復(fù)制解旋酶(helicase) DNA復(fù)制涉及的第一個(gè)問題就是DNA兩條鏈要在復(fù)制叉位置解開。DNA雙螺旋并不會(huì)自動(dòng)解旋,細(xì)胞中有一類特殊的蛋白質(zhì)可以促使DNA在復(fù)制叉處打開,這就是解旋酶。解旋酶可以和單鏈DNA以及ATP結(jié)合,利用ATP分解生成ADP時(shí)產(chǎn)生的能量沿DNA鏈向前運(yùn)動(dòng)促使DNA雙鏈打開。引物酶(primase) 引物酶在復(fù)制起點(diǎn)處合成RNA引物,引發(fā)DNA的復(fù)制。它與RNA聚合酶的區(qū)別在于可以催化核糖核苷酸和脫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,其功能是啟動(dòng)DNA轉(zhuǎn)錄合成RNA,將遺傳信息由DNA傳遞到RNA。DNA聚合酶(DNA polymerase) DNA聚合酶最早是在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的,以后陸續(xù)在其他原核生物中找到。它們的共同性質(zhì)是:以dNTP為前體催化DNA合成;需要模板和引物的存在;不能起始合成新的DNA鏈;催化dNTP加到生長中的DNA鏈的3-OH末端;催化DNA合成的方向是53。DNA連接酶(DNA ligase) DNA連接酶是1967年在三個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)發(fā)現(xiàn)的。它是一種封閉DNA鏈上的缺口的酶,借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA鏈的5磷酸基團(tuán)的末端與另一DNA鏈的3-OH生成磷酸二酯鍵。只有兩條緊鄰的DNA鏈才能被DNA連接酶催化連接。

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