高中音樂絲竹相和教案

DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制。

DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

一、教學(xué)目標(biāo)：

1、知識(shí)目標(biāo)
（1）、理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
（2）、理解DNA分子復(fù)制的過程和意義。
2、能力目標(biāo)：
（1）、培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力：在自學(xué)中去領(lǐng)悟知識(shí)，去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

（2）、通過觀察DNA結(jié)構(gòu)模型提高觀察能力、分析和理解能力。
3、情感目標(biāo)：

培養(yǎng)學(xué)生樹立結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

1、DNA分子的結(jié)構(gòu)。

2、DNA分子的復(fù)制。

解決方法：

（1）充分發(fā)揮多媒體的獨(dú)特功能，把DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制過程等重難點(diǎn)知識(shí)編制成多媒體課件。將這些很難理解掌握的重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)變靜為動(dòng)，變抽象為形象，轉(zhuǎn)化為易于吸收的知識(shí)。

（2）討論交流、通過提高學(xué)生的識(shí)圖能力、思維能力，通過配合適當(dāng)?shù)木毩?xí)，將知識(shí)化

難為易。

三、教學(xué)方法：

觀察法、討論法、講述法、問題引導(dǎo)法。

四、教學(xué)過程：

1、導(dǎo)入：

教師提問：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)的“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)說明了什么？學(xué)生回答：DNA是遺傳物質(zhì)。教師引導(dǎo)：很好，我們也知道生物的結(jié)構(gòu)和功能是相統(tǒng)一的。那么，DNA分子又應(yīng)該有怎樣的結(jié)構(gòu)和其功能相統(tǒng)一呢？我們就一起來學(xué)習(xí)一下本節(jié)課的內(nèi)容。2、講述：教師講述：1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，為合理地解釋遺傳物質(zhì)的各種功能奠定了基礎(chǔ)。為了理解DNA的結(jié)構(gòu)，先來回憶一下DNA的化學(xué)組成。

教師提問：學(xué)生閱讀教材第8－9頁，仔細(xì)觀看圖6-6的基本單位圖。然后回答下列問題：

①組成DNA的基本單位是什么？每個(gè)基本單位由哪三部分組成？

②組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？

學(xué)生活動(dòng)：閱讀、討論、回答問題。教師總結(jié)：①組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮堿基組成。

②組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧（T）；

所以，脫氧核苷酸有四種：

腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸。

教師提問：觀看教材第8頁，圖6-5回答“DNA的每一條鏈?zhǔn)侨绾谓M成的？”

學(xué)生回答：DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。

教學(xué)目的：(在層層設(shè)疑、釋疑的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生搭建有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的知識(shí)體系。)

展示模型：

教師引導(dǎo)：下面我們來觀察一下DNA分子的結(jié)構(gòu)模型。DNA分子不僅具有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，還具有其特殊的空間結(jié)構(gòu)。

教師提問：觀察模型，討論一下DNA的結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)。

引導(dǎo)學(xué)生觀察在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中，一條鏈中的嘌呤堿基總數(shù)與嘧啶堿基總數(shù)有何關(guān)系？對(duì)應(yīng)關(guān)系如何？

學(xué)生活動(dòng)：觀察模型，分組討論?？偨Y(jié)特點(diǎn)。

教師引導(dǎo)：設(shè)問一：堿基配對(duì)時(shí)，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對(duì)呢？

答：這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物，占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物，占

有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環(huán)化合物和單

環(huán)化合物配對(duì)才合適。

設(shè)問二：為什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？

答：這是由于A與T通過兩個(gè)氫鍵相連，G與C通過三個(gè)氫鍵相連，這樣使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1：1。

教師引導(dǎo)：那么，若從堿基數(shù)量的角度看，雙鏈DNA分子有何特點(diǎn)呢？

學(xué)生回答：（A=TG=C）--------即：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。

教師總結(jié)：對(duì)了。由此還可以推導(dǎo)出（A+G）/（T+C）=1。

并且（A+T）/（G+C）的比值具有物種的特異性，也就是對(duì)不同種生物來說，其比值是不一樣的。

幾種生物（A+T）∶（C+G）的比值：

小麥：1.21；家雞：1.34；黃牛：1.36；果蠅：1.37；小鼠：1.39；豬：1.43；人：1.5；家蠶：1.59。

教師總結(jié)：①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。③兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律，（A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)）教師引導(dǎo)：DNA分子的這種雙螺旋結(jié)構(gòu)從位置上看：主鏈在外（磷酸和脫氧核糖交替連接），側(cè)鏈在內(nèi)（堿基對(duì)），形成了穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)；從成分上看主鏈穩(wěn)定，側(cè)鏈可變，側(cè)鏈成分的可變性導(dǎo)致了物種的差異性。

教師提問：DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與其結(jié)構(gòu)的特性（穩(wěn)定性和多樣性的）是相聯(lián)系的。那么DNA分子都有哪些特性呢？

學(xué)生活動(dòng)：分組討論。

教學(xué)目的：以閱讀、討論等形式引導(dǎo)學(xué)生分析問題，解決問題，能充分地發(fā)揮學(xué)生的主觀

能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力和思維能力。

教師總結(jié)：①穩(wěn)定性：主鏈在外（磷酸和脫氧核糖交替連接），側(cè)鏈在內(nèi)（堿基對(duì)），形成了穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。

②多樣性：DNA分子中堿基相互配對(duì)的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對(duì)的排

列順序是千變?nèi)f化的。這就構(gòu)成DNA分子的多樣性。

③特異性：每個(gè)特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了DNA分子自身嚴(yán)格的特異性。

教師導(dǎo)入：DNA分子不僅具有一定的結(jié)構(gòu)，還有相應(yīng)的功能，下面我們來進(jìn)一步學(xué)習(xí)DNA

復(fù)制方面的內(nèi)容。

首先，閱讀教科書11頁的相關(guān)內(nèi)容。

教師導(dǎo)入：閱讀完之后，我們來了解幾個(gè)與DNA復(fù)制有關(guān)的兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。

一、梅賽爾—斯特爾在1958年用大腸桿菌所做的實(shí)驗(yàn)（課件展示過程）

學(xué)生活動(dòng)：觀看課件、聯(lián)系課文、分組討論、總結(jié)知識(shí)。

教師提問：新合成的DNA分子中有一半是舊鏈，另一半是新鏈。這個(gè)現(xiàn)象說明DNA分子是如何復(fù)制的呢？是否是像洗相片似的，有一張底片就可以洗出許多相片來？

學(xué)生回答：不相同。

教師提問：為什么你認(rèn)為是不同的呢？

學(xué)生回答：因?yàn)镈NA分子的復(fù)制結(jié)果并沒有形成一個(gè)完整的、新的DNA分子。而是形成了一半新一半舊的兩個(gè)DNA分子。

教師提問：那么，在細(xì)胞核內(nèi)的雙鏈DNA分子在開始復(fù)制的時(shí)候可能是什么狀態(tài)？是單鏈還是雙鏈？

學(xué)生回答：可能是單鏈。

教師提問：從螺旋型的雙鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂溄Y(jié)構(gòu)，必須先怎樣變化？

學(xué)生回答：解開螺旋。

教學(xué)目的：通過層層設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生們建立“解旋、復(fù)制、新舊鏈形成新的DNA分子”的DNA分子的復(fù)制過程觀念。

教師引導(dǎo)：下面我們?cè)趤砜戳硪粋€(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)。

二、美國生物化學(xué)家康貝格的實(shí)驗(yàn)（課件展示過程）

學(xué)生活動(dòng)：觀看課件、分組討論、總結(jié)知識(shí)。

教師提問：試管中事先放入的四種脫氧核苷酸是做什么用的？

學(xué)生回答：用作合成的原料。

教師提問：試管中加入DNA聚合酶起什么作用？

學(xué)生回答：催化化學(xué)反應(yīng)。

教師提問：這個(gè)反應(yīng)是什么樣的反應(yīng)？

學(xué)生回答：是個(gè)合成反應(yīng)。

教師提問：試管中加入適量的ATP起什么作用？

學(xué)生回答：為合成反應(yīng)供能。

教師提問：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，合成出的新DNA分子的堿基序列與誰的堿基序列相同？康貝格在試管中放入的少量單鍵DNA在DNA復(fù)制的過程中起什么作用？

學(xué)生回答：少量的單鏈DNA是做模板用的。

教學(xué)目的：讓學(xué)生更明確理解DNA復(fù)制的條件。

教師提問：在活細(xì)胞中，DNA分子在什么時(shí)間復(fù)制？

教師提示：（在體細(xì)胞中，染色體是在什么時(shí)間復(fù)制的？在原始的生殖細(xì)胞中，染色體是在

什么時(shí)間復(fù)制的）

學(xué)生回答：在體細(xì)胞中，DNA是在細(xì)胞分裂間期復(fù)制。在原始的生殖細(xì)胞中，DNA是在細(xì)胞減數(shù)分裂之前復(fù)制的。

教師引導(dǎo)：那我們一起總結(jié)一下。

“DNA復(fù)制”應(yīng)當(dāng)如何表述呢？

學(xué)生回答：以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程。

教師引導(dǎo)：①DNA復(fù)制一般發(fā)生在什么時(shí)候？

②DNA復(fù)制的大致過程如何？

③DNA復(fù)制需要哪些條件？

④DNA復(fù)制的方式上有什么特點(diǎn)？

⑤DNA的分子結(jié)構(gòu)為DNA分子復(fù)制提供了什么樣的分子基礎(chǔ)？或一般情況下，為什么DNA復(fù)制能準(zhǔn)確無誤地完成？

教師總結(jié)：①細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期。（隨染色體的復(fù)制而完成的）

②邊解旋邊復(fù)制：解旋—合成子鏈—形成子代DNA。

③模板、原料、能量、酶。

④半保留復(fù)制。

⑤DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板。

通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行。

教師提問：DNA分子復(fù)制的生物學(xué)意義？

學(xué)生回答：DNA分子通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。

課后回顧：這節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制。我們?cè)倩仡欓_始時(shí)目的。DNA有什么結(jié)構(gòu)能和其功能相適應(yīng)呢？

作為遺傳物質(zhì)，應(yīng)有的特點(diǎn)是：

1、能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝。

2、具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力-------------（多樣性）

3、結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，

而且突變以后還能繼續(xù)復(fù)制，遺傳給后代。-----------（穩(wěn)定性、可變性）

4、在細(xì)胞生長和繁殖的過程中能精確的復(fù)制自己。-------（連續(xù)性）3、課后小結(jié)：這節(jié)課通過學(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成、空間結(jié)構(gòu)和DNA分子復(fù)制等方面的知識(shí)，使我們對(duì)于作為遺傳物質(zhì)DNA的特點(diǎn)和功能有了更深的理解，這些都是我們今后學(xué)習(xí)有關(guān)基因控制蛋白質(zhì)的合成、基因突變等知識(shí)的基礎(chǔ)。4、隨堂練習(xí)：

1、根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在A≠G時(shí)，雙鏈DNA分子中，下列四個(gè)式子中正確的是（C）

A.(A+T):(G+C)=1B.(A+C):(G+C)=1

C.(A+G):(T+C)=1D.(A+C):(G+T)≠1

2、有15N標(biāo)記細(xì)菌中的DNA，然后又將普遍的14N來供給這種細(xì)菌，于是該細(xì)菌便用14N來合成DNA，假設(shè)細(xì)菌連續(xù)分裂三次產(chǎn)生了八個(gè)新個(gè)體，它們DNA中的含14N的鏈與15N的鏈的比例是（A）

A、7：1B、2：1C、1：1D、3：1

3、某DNA分子共有Q個(gè)堿基，其中胞嘧啶M個(gè)，則復(fù)制N次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為（）

A、（Q-2M）（2N-1）/2B、（Q-2M）/2C、（Q-2M）ND、2M2N5、板書：一、DNA的結(jié)構(gòu)

1、DNA的化學(xué)組成：

基本單位：脫氧核苷酸

磷酸

堿基

脫氧核糖

G：鳥嘌呤

C：胞嘧啶

T：胸腺嘧啶

2、DNA的空間結(jié)構(gòu)：

特點(diǎn)：1、

2、

3、

3、DNA分子特點(diǎn)：

穩(wěn)定性：

多樣性：

特異性：

二、DNA的復(fù)制：

1、概念：

2、場(chǎng)所：

3、時(shí)間：

4、過程：

5、條件：

6、特點(diǎn)：

7、精確復(fù)制原因：

8、意義：

相關(guān)知識(shí)

DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

1．教學(xué)重點(diǎn)
（1）DNA分子的結(jié)構(gòu)。
（2）堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及其重要性。
（3）DNA分子的多樣性。
（4）DNA復(fù)制的過程及特點(diǎn)。
2．教學(xué)難點(diǎn)
（1）DNA分子的立體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
（2）DNA分子的復(fù)制過程。
3．教學(xué)疑點(diǎn)
DNA分子中只能是A—T、C－G配對(duì)嗎？能不能A—C、G—T配對(duì)？為什么？
4．解決辦法
（1）充分發(fā)揮多媒體計(jì)算機(jī)的獨(dú)特功能，把DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制過程等重、難點(diǎn)知識(shí)編制成多媒體課件。將這些較難理解的重、難點(diǎn)知識(shí)變靜為動(dòng)、變抽象為形象，轉(zhuǎn)化為易于吸收的知識(shí)。
（2）通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)。
（3）通過討論交流、通過提高學(xué)生的識(shí)圖能力、思維能力，通過配合適當(dāng)?shù)木毩?xí)，將知識(shí)化難為易。
（4）通過單環(huán)化合物、雙環(huán)化合物所占空間及堿基對(duì)之間氫鍵數(shù)的穩(wěn)定性，來說明只能是A—T、C—G配對(duì)。
2課時(shí)。

第一課時(shí)
（一）引言：
我們經(jīng)過學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道DNA是主要的遺傳物質(zhì)，它能使親代的性狀在子代表現(xiàn)出來。那么，DNA為什么能起遺傳作用呢？我們來學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)。
（二）教學(xué)過程
1．DNA的結(jié)構(gòu)
1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋模型，為合理地解釋遺傳物質(zhì)的各種功能奠定了基礎(chǔ)。為了理解DNA的結(jié)構(gòu)，先來學(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成。
（1）DNA的化學(xué)組成
學(xué)生閱讀教材第7－8頁，看懂圖6－4及銀幕上出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)平面圖，基本單位圖。學(xué)生回答下列問題：
①組成DNA的基本單位是什么？每個(gè)基本單位由哪三部分組成？
②組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？DNA的每一條鏈?zhǔn)侨绾谓M成的？
學(xué)生回答后，教師點(diǎn)撥：
①組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一個(gè)脫氧苷糖、一個(gè)磷酸和一個(gè)含氮堿基組成。
②組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四種脫氧核苷酸：腺嘌呤脫氧核苷酸，鳥嘌呤脫氧核苷酸，胞嘧啶脫氧核苷酸，胸腺嘧啶脫氧核苷酸。DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。
（2）DNA分子的立體結(jié)構(gòu)
出示DNA模型，學(xué)生閱書第8頁，指著模型進(jìn)解說過歸納，結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：
①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)（簡要解釋“反向”，一條鏈?zhǔn)?5－35，另一條鏈?zhǔn)?5－55，不宜過深）。
②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。
③堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：
兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對(duì)“氫鍵”要進(jìn)行必要的解釋）連接成堿基對(duì)，且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：A—T、G—C（A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)）。
可見，DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了（可在黑板上練習(xí)一道題以鞏固互補(bǔ)配對(duì)原則）。
教師設(shè)問，學(xué)生思考后，由教師回答：
設(shè)問一：堿基配對(duì)時(shí)，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對(duì)呢？
這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物（畫出雙環(huán)），占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物（畫出單環(huán)），占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環(huán)化合物和單環(huán)化合物配對(duì)才合適。
設(shè)問二：為什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
這是由于A與T通過兩個(gè)氫鍵相連，G與C通過三個(gè)氫鍵相連，這樣使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1：1。
學(xué)生訓(xùn)練：某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18％，那么鳥嘌呤的分子數(shù)占（）
A．9％B．18％C．32%D．36％
答案：C
（為鞏固DNA立體結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)，加深對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解，此時(shí)應(yīng)讓學(xué)生做《實(shí)驗(yàn)十二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型》，實(shí)驗(yàn)的材料及一些基本步驟可在上課前準(zhǔn)備好，教師示范，控制好上課的時(shí)間）。
（3）DNA的特性
師生共同活動(dòng)，學(xué)生討論和教師點(diǎn)撥相結(jié)合。
①穩(wěn)定性：DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與Pi交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式是穩(wěn)定不變的，從而導(dǎo)致DAN分子的穩(wěn)定性。
②多樣性：DNA分子中堿基相互配對(duì)的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的。如一個(gè)最短的DNA分子大約有4000個(gè)堿基對(duì)，這些堿基對(duì)可能的排列方式就有種。實(shí)際上構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目是成千上萬的，其排列種類幾乎是無限的，這就構(gòu)成DNA分子的多樣性。
③特異性：每個(gè)特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了DNA分子自身嚴(yán)格的特異性。
本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了DNA的化學(xué)組成，DNA的立體結(jié)構(gòu)和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、T、G、C四種，構(gòu)成DNA的基本單位也有4種。每個(gè)DNA分子由二條多脫氧核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條鏈上的堿基按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A—T、G—C，通過氫鍵連接成堿基對(duì)。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。多樣性產(chǎn)生的原因主要是堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化，4種脫氧核苷酸排列的特定順序，包括特定的遺傳信息。每個(gè)DNA分子能夠貯存大量的遺傳信息。
（三）課堂練習(xí)
1．課本10-11頁三、四題。
2．根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在A≠G時(shí)，雙鏈DNA分子中，下列四個(gè)式子中正確的是（）
A．B．
C．D．
答案：選B
3．分析一個(gè)DNA分子時(shí)，其一條鏈上那么它的另一條鏈和整個(gè)DNA分子中的比例分別是（）
A．0.4和0.6B．2.5和0.4
C．0.6和1.0D．2.5和1.0
答案：D
（四）板書設(shè)計(jì)

第二課時(shí)
（一）引言：
通過上節(jié)課有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，理解DNA分子不僅能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，還能傳遞遺傳信息，遺傳信息的傳遞就是通過DNA分子的復(fù)制來完成的，怎樣復(fù)制呢？
（二）教學(xué)過程：
2．DNA的復(fù)制
（1）復(fù)制的概念
在細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期，以母細(xì)胞DNA分子為模板，合成子代DNA的過程。DNA的復(fù)制實(shí)質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。
（2）“準(zhǔn)確”復(fù)制的原理
①DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；
②堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。
（3）DNA復(fù)制的過程
學(xué)生閱書第10頁，看圖6-6，銀幕上也出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的DNA分子復(fù)制過程圖解，待學(xué)生看懂圖后，回答如下問題：
①什么叫解旋？解旋的目的是什么？
②什么叫“子鏈”？復(fù)制一次能形成幾條子鏈？
③簡述“子鏈”形成的過程。
讓學(xué)生充分回答上述問題后，教師強(qiáng)調(diào)：
復(fù)制的過程大致可歸納為如下三點(diǎn)：
①解旋提供準(zhǔn)確模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對(duì)的堿基從氫鍵處斷裂，兩條螺旋的雙鏈解開，這個(gè)過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。
②合成互補(bǔ)子鏈：以上述解開的每一段母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。
③子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時(shí)每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各自形成一個(gè)新的DNA分子，這樣，1DNA分子→2個(gè)完全相同的DNA分子。
（4）DNA復(fù)制的特點(diǎn)
講述：
①DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的，是一種半保留式復(fù)制，即在子代雙鏈中，有一條是親代原有的鏈，另一條（子鏈）則是新合成的。
②DNA復(fù)制嚴(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對(duì)原則準(zhǔn)確復(fù)制。從而保證了子代和親代具有相同的遺傳性狀。
問：DNA復(fù)制后兩個(gè)子代DNA分子和親代DNA分子是否完全相同？為什么？
通過設(shè)問，學(xué)生回答，進(jìn)一步讓學(xué)生理解和鞏固DNA復(fù)制的全過程。
（5）DNA復(fù)制的必需條件
講述：
DNA復(fù)制時(shí)必需條件是親代DNA的兩條母鏈提供準(zhǔn)確模板、四種脫氧核苷酸為原料、能量（ATP）和一系列的酶，缺少其中任何一種，DNA復(fù)制都無法進(jìn)行。
（6）DNA復(fù)制的生物學(xué)意義
DNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定性，保持了遺傳信息的連續(xù)性，使種族得以延續(xù)。
（三）小結(jié)：
1．通過學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制，必須掌握DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則以及DNA的復(fù)制過程、復(fù)制的必需條件及DNA復(fù)制在生物學(xué)上的重要意義。為學(xué)習(xí)生物的遺傳和生物的變異奠定基礎(chǔ)。
2．目前DNA分子廣泛用于刑事案件偵破等方面
（l）DNA分子是親子鑒定的主要證據(jù)之一。
（2）把案犯在現(xiàn)場(chǎng)留下的毛發(fā)、血等進(jìn)行分析作為破案的證據(jù)，與DNA有關(guān)。
（四）課堂練習(xí)：
1．某生物的雙鏈DNA分子共有含氮堿基77對(duì)，其中一條鏈上（A+T）：（C+G）＝2.5，問該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是（）
A．1200個(gè)B．400個(gè)C．600個(gè)D．1500個(gè)
2．課本第10頁復(fù)習(xí)題一、二。
（五）板書設(shè)計(jì)

第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.DNA分子結(jié)構(gòu)的探究歷程
2．DNA分子的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3．DNA分子的復(fù)制過程及特點(diǎn)
4．米西爾森和斯塔爾證明DNA分子復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)

[教材梳理]

一、DNA分子的結(jié)構(gòu)
1．DNA分子結(jié)構(gòu)的探索歷程
時(shí)期科學(xué)家成果
20世紀(jì)30年代后期瑞典科學(xué)家證明DNA是不對(duì)稱的
1951年查哥夫(美)定量分析DNA分子的堿基組成，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量
1952年富蘭克琳(英)確認(rèn)DNA為螺旋結(jié)構(gòu)，而不是由一條鏈構(gòu)成的
1953年沃森(美)和克里克(英)提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
2.DNA分子的基本組成單位
DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，如圖所示：
(1)組成：①磷酸；②脫氧核糖；③含氮堿基。
(2)堿基：A：腺嘌呤；G：鳥嘌呤；C：胞嘧啶；T：胸腺嘧啶。
3．DNA分子的立體結(jié)構(gòu)
(1)整體：由兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤旋而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
(2)外側(cè)——基本骨架：由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成。
(3)內(nèi)側(cè)——堿基對(duì)：由兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，是按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則連接而成的，即A與T配對(duì)、G與C配對(duì)。
4．DNA分子的多樣性和特異性
(1)多樣性：堿基對(duì)排列順序的千變?nèi)f化。
(2)特異性：特定的堿基對(duì)排列順序構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。
二、DNA分子的復(fù)制
1．DNA復(fù)制的概念、時(shí)期、場(chǎng)所及條件
(1)概念：以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程。
(2)時(shí)期：細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期。
(3)場(chǎng)所：細(xì)胞核(主要)。
(4)DNA復(fù)制的條件：
①模板：DNA分子的兩條鏈。
②原料：游離的四種脫氧核苷酸。
③能量：由細(xì)胞提供。
④酶：解旋酶和DNA聚合酶等。
2．過程
3．特點(diǎn)
①邊解旋邊復(fù)制；②半保留方式復(fù)制。
4．準(zhǔn)確復(fù)制的原因和意義
(1)原因
①DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板；
②通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠精確地進(jìn)行。
(2)意義：使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。
[牛刀小試]

一、DNA分子的結(jié)構(gòu)
1．觀察教材P68圖4－8，結(jié)合制作模型體驗(yàn)，探討下列問題：
(1)DNA分子中同一條鏈和兩條鏈中連接相鄰兩個(gè)堿基的結(jié)構(gòu)有何不同？
提示：同一條鏈中連接相鄰兩個(gè)堿基的結(jié)構(gòu)是—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—；兩條鏈中連接相鄰兩個(gè)堿基的結(jié)構(gòu)是氫鍵。
(2)運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則分析，在所有的雙鏈DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值相同嗎？在DNA分子的一條鏈中是否存在同樣的規(guī)律？
提示：①相同。在雙鏈DNA分子中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此在所有的雙鏈DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同。
②在單鏈DNA分子中不存在同樣的規(guī)律，因?yàn)锳與T，G與C不一定相等。
(3)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)制作了如下堿基對(duì)模型，你認(rèn)為哪些是正確的，哪些是錯(cuò)誤的？
提示：①～④所示模型中只有①正確，②、③、④均不正確。②中多了一個(gè)氫鍵，③中堿基配對(duì)錯(cuò)誤，也未遵照“反向平行”的特點(diǎn)；④中未遵照“反向平行”特點(diǎn)。
2．連線
二、DNA分子的復(fù)制
閱讀教材P71～72，結(jié)合圖4－10、4－11，探究下列問題：
(1)DNA復(fù)制時(shí)有幾條模板鏈？新合成的DNA分子中的兩條鏈全是子鏈嗎？
提示：①兩條模板鏈(親代DNA分子解開螺旋的兩條鏈)。②不是，而是一條母鏈和一條子鏈。
(2)DNA復(fù)制時(shí)，用什么方法識(shí)別DNA中哪一條鏈?zhǔn)悄告?，哪一條鏈?zhǔn)亲渔湥緿NA復(fù)制所形成的子代DNA分子是否是親代DNA鏈和子代DNA鏈隨機(jī)結(jié)合的？
提示：①同位素標(biāo)記法。②不是，而是親代DNA鏈與其相應(yīng)的子鏈結(jié)合形成的子代DNA分子。
(3)若將某一試管中加入緩沖液、ATP、DNA模板和四種脫氧核苷酸，并置于適宜的溫度下，能否完成DNA復(fù)制？分析原因。
提示：不能。復(fù)制條件不完全，缺少解旋酶、DNA聚合酶。
(4)若1個(gè)DNA分子含有m個(gè)腺嘌呤，則復(fù)制n次需要多少游離的腺嘌呤脫氧核苷酸？
提示：需(2n－1)m個(gè)。因?yàn)?個(gè)DNA分子復(fù)制n次，共形成2n個(gè)DNA分子，其中有兩條脫氧核苷酸鏈為母鏈，不需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸。
(5)DNA分子復(fù)制具有準(zhǔn)確性，那么在任何情況下，DNA分子復(fù)制產(chǎn)生的子代DNA分子與親代DNA分子都完全相同嗎？
提示：不一定。DNA分子復(fù)制時(shí)，受到各種因素的干擾，堿基序列可能會(huì)發(fā)生改變，從而使后代DNA分子與親代DNA分子堿基序列不同，導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變。
[重難突破]

一、DNA分子的結(jié)構(gòu)層次
1．DNA分子結(jié)構(gòu)中的“五、四、三、二、一”：
“五”——DNA分子的基本組成元素有5種(C、H、O、N、P)。
“四”——DNA分子的基本組成單位為“四種”脫氧核苷酸。
“三”——每種單位均由三分子物質(zhì)(1分子磷酸、1分子脫氧核糖及1分子含氮堿基)構(gòu)成。
“二”——兩條脫氧核苷酸長鏈。
“一”——一種規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

2．DNA分子結(jié)構(gòu)層次圖示
二、DNA分子中的堿基計(jì)算規(guī)律
1．堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
2．堿基間的數(shù)量關(guān)系
項(xiàng)目雙鏈DNA1鏈2鏈規(guī)律
A、T、G、C關(guān)系A(chǔ)＝T，G＝CA1＝T2，G1＝C2，
T1＝A2，C1＝G2雙鏈DNA中，A總等于T，G總等于C，且1鏈上的A等于2鏈上的T,1鏈上的G等于2鏈上的C
非互補(bǔ)堿基和之比，即A＋GT＋C或G＋TA＋C
1m1/mDNA雙鏈中非互補(bǔ)堿基之和總相等，兩鏈間非互補(bǔ)堿基和之比互為倒數(shù)
互補(bǔ)堿基和之比，即A＋TG＋C或G＋CA＋T
nnn在同一DNA中，雙鏈和單鏈中互補(bǔ)堿基和之比相等
某種堿基的比例(x為A、T、G、C中某種堿基的百分含量)12(x1＋x2)
x1x2某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分?jǐn)?shù)等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈的比值的和的一半
3.堿基比例與DNA分子的共性和特異性
(1)共性：
①AT＝TA＝1；②GC＝CG＝1；③A＋CT＋G＝A＋GT＋C＝1
(2)特異性：
A＋TG＋C的比值是多樣的，是DNA分子多樣性和特異性的主要表現(xiàn)。
[特別提醒]
(1)在DNA單鏈中，A與T、G與C也可能相等。
(2)(A＋T)/(G＋C)的比值能體現(xiàn)DNA分子的特異性，不同的DNA分子中該值可能相同。
三、DNA分子復(fù)制過程中相關(guān)計(jì)算
1．DNA分子數(shù)、DNA鏈數(shù)及所占比例的計(jì)算
2.脫氧核苷酸鏈數(shù)的計(jì)算
(1)子代DNA分子中脫氧核苷酸總鏈數(shù)＝2n＋1條；
(2)親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條；
(3)新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。
3.所需脫氧核苷酸數(shù)的計(jì)算
若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則：
(1)經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m(2n－1)個(gè)。
(2)第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該脫氧核苷酸m2n－1個(gè)。
4．與染色體、細(xì)胞數(shù)目相關(guān)的計(jì)算
研究DNA分子的半保留復(fù)制時(shí)，常涉及計(jì)算后代帶放射性標(biāo)記的DNA、染色體或細(xì)胞所占比例的問題，此時(shí)要注意：
(1)一個(gè)DNA分子含兩條DNA鏈，只要有一條DNA鏈帶標(biāo)記該DNA分子便帶標(biāo)記。
(2)每條染色體含一個(gè)或兩個(gè)DNA分子，只要有一條DNA鏈帶標(biāo)記，該染色體便帶標(biāo)記。
(3)每個(gè)細(xì)胞含多條染色體，每條染色體的情況是一樣的，只需分析一條染色體(減數(shù)分裂時(shí)只需分析一對(duì)同源染色體)即可。
[實(shí)驗(yàn)探究]
DNA復(fù)制方式的探究
1．方法
放射性同位素標(biāo)記法和密度梯度離心技術(shù)。
2．原理
含15N的雙鏈DNA密度最大，含14N的雙鏈DNA密度最小，一條鏈含14N和一條鏈含15N的雙鏈DNA分子密度中等。
3．過程
(1)用放射性同位素15N標(biāo)記大腸桿菌的DNA。
(2)將被標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)入以含14N物質(zhì)為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。
(3)分別取完成一次細(xì)胞分裂和兩次細(xì)胞分裂的大腸桿菌，并將其中的DNA分子分離出來，進(jìn)行密度梯度超速離心和分析。
4．結(jié)果圖示
5．結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。

[考向聚焦]

[例1]　下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是()
A．DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其基本骨架由脫氧核糖、磷酸和含氮堿基交替排列而成
B．整個(gè)DNA分子中，嘌呤數(shù)目等于嘧啶數(shù)目，所以每條DNA單鏈中A＝T、G＝C
C．與DNA分子中的堿基G直接相連的是脫氧核糖和堿基C
D．每個(gè)脫氧核糖均只與一個(gè)磷酸和一個(gè)堿基相連

[解析]　DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)是磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成的基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。若DNA分子的一條鏈上是堿基A，則另一條鏈上與之配對(duì)的一定是堿基T；一條鏈上是堿基G，則另一條鏈上與之配對(duì)的一定是堿基C，反之亦然。所以，在雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C，但在單鏈中，堿基A的數(shù)目不一定等于堿基T的數(shù)目，堿基G的數(shù)目也不一定等于堿基C的數(shù)目。在一個(gè)脫氧核苷酸中，堿基G與脫氧核糖直接相連，兩鏈之間堿基G與堿基C互補(bǔ)配對(duì)。每個(gè)脫氧核糖均只與一個(gè)堿基相連，但除了游離的脫氧核糖只與一個(gè)磷酸相連外，其余脫氧核糖均與兩個(gè)磷酸相連。

[答案]　C
[例2]　(福建高考)雙脫氧核苷酸常用于DNA測(cè)序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。DNA合成時(shí)，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACATG的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有()
A．2種B．3種
C．4種D．5種
[解析]　根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，單鏈模板鏈中A與胸腺嘧啶配對(duì)。單鏈模板鏈中含有4個(gè)“A”，其中每個(gè)“A”均可能與胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸配對(duì)，當(dāng)單鏈模板上的“A”與胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸配對(duì)會(huì)有4種不同長度的子鏈；若單鏈模板鏈上的“A”只與脫氧核苷酸結(jié)合，形成1種子鏈，所以最多會(huì)產(chǎn)生5種子鏈。
[答案]　D
[例3]　科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見下表。
組別1組2組3組4組
培養(yǎng)液中
唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl
繁殖代數(shù)多代多代一代兩代
培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代
操作提取DNA并離心
離心結(jié)果僅為輕帶
(14N/14N)僅為重帶
(15N/15N)僅為中帶
(15N/14N)1/2輕帶(14N/14N)
1/2中帶(15N/14N)
請(qǐng)分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。
(2)綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第________組結(jié)果對(duì)得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式是________________。
(3)分析討論：
①若子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自________，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是________復(fù)制。
②若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果________(選填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。
③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置________，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是________帶。
④若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為________。
[解析]　經(jīng)過一代培養(yǎng)后，只能是標(biāo)記DNA分子的一條單鏈，所以要想對(duì)所有的DNA分子全部標(biāo)記，要進(jìn)行多代培養(yǎng)；在探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)中，“重帶”應(yīng)為兩個(gè)單鏈均被15N標(biāo)記，“輕帶”為兩個(gè)單鏈均被14N標(biāo)記，“中帶”為一個(gè)單鏈被14N標(biāo)記，另一個(gè)單鏈被15N標(biāo)記。
[答案]　(1)多　15N(15NH4Cl)　(2)3　1　2　半保留復(fù)制　(3)①B　半保留　②不能?、蹧]有變化　輕?、?5N

———————————————[課堂歸納]————————————————

?[網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]

填充：①雙螺旋②反向平行　③交替連接
④互補(bǔ)配對(duì)?、葸吔庑厪?fù)制?、薨氡Ａ魪?fù)制
⑦解旋?、嗪铣勺渔?br> ?[關(guān)鍵語句]
1．DNA分子由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，兩鏈按反向平行方式盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排在內(nèi)側(cè)。
2．DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，其中A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)，A與T之間形成2個(gè)氫鍵，G與C之間形成3個(gè)氫鍵。
3．組成DNA分子的堿基雖然只有4種，但堿基對(duì)的排列順序卻是千變?nèi)f化的，含n個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，可形成4n種排列順序，這些排列順序即代表遺傳信息。
4．DNA分子堿基對(duì)排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而堿基對(duì)的特定的排列順序又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。
5．DNA復(fù)制發(fā)生于細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期。
6．DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制，DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制能精確地進(jìn)行。
7．DNA分子通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。
知識(shí)點(diǎn)一、DNA的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算
1．如圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖，下列敘述不正確的是()
A．能構(gòu)成一個(gè)完整核苷酸的是圖中的a和b
B．圖中每個(gè)五碳糖都只有1個(gè)堿基與之直接相連
C．各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵③連接起來的
D．若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是T
解析：選A　核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子堿基組成，即圖中的a，b中磷酸的連接位置不正確，A錯(cuò)誤；由題圖可知，每個(gè)五碳糖都只有1個(gè)堿基與之直接相連，B正確；核苷酸之間通過磷酸二酯鍵即圖中③相連形成核苷酸鏈，C正確；脫氧核苷酸根據(jù)堿基不同分為腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸，因此若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是胸腺嘧啶T，D正確。
2．從某生物組織中提取DNA進(jìn)行分析，其四種堿基數(shù)的比例是鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%，又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，則與H鏈相對(duì)應(yīng)的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的()
A．26%B．24%
C．14%D．11%
解析：選A　由題中條件可知C＋G在整個(gè)DNA分子中占有的比例為46%，因?yàn)镃＋G在整個(gè)DNA分子中占有的比例等于它在DNA某一條鏈中占有的比例，則在H鏈上C＋G＝46%。又因?yàn)樵贖鏈上腺嘌呤占28%，則胸腺嘧啶(T)占的比例為26%，據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，H鏈上胸腺嘧啶等于其互補(bǔ)鏈中腺嘌呤的數(shù)目或比例，則另一條鏈中腺嘌呤占該鏈堿基數(shù)的26%。
知識(shí)點(diǎn)二、DNA的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算
3．如圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()
A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的
B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的
C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶
D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率
解析：選A　圖中DNA分子的復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)開始的，但并不是同時(shí)開始的。圖中DNA分子的復(fù)制是邊解旋(需解旋酶)邊雙向復(fù)制的。
4．一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5000個(gè)堿基對(duì)組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是()
A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3×104個(gè)
B．復(fù)制過程需要2.4×104個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7
D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為1∶3
解析：選B　該DNA分子中A－T堿基對(duì)的數(shù)目為5000×2×20%＝2000個(gè)，G－C堿基對(duì)的數(shù)目為5000－2000＝3000個(gè)，則該DNA分子中含有的氫鍵數(shù)目為2000×2＋3000×3＝1.3×104個(gè)；該復(fù)制過程需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(23－1)×3000＝21000個(gè)；子代中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為2∶(23×2－2)＝1∶7；子代中含32P與只含31P的DNA分子數(shù)之比為2∶(23－2)＝1∶3。
5．據(jù)圖回答問題：
(1)該圖表示的生理過程是________，該過程主要發(fā)生在細(xì)胞的________(填部位名稱)。
(2)圖中的1、2、3、4、5分別表示____________________(填堿基名稱，用字母表示)。
(3)假如經(jīng)過科學(xué)家的測(cè)定，α鏈上的一段堿基序列(M)中的A∶T∶C∶G為2∶1∶1∶3，能不能說明科學(xué)家的測(cè)定是錯(cuò)誤的？______，原因是______________________________。
(4)如果以(3)中的α鏈的M為模板，復(fù)制出的β鏈的堿基比例應(yīng)該是________________。
解析：DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A與T、C與G配對(duì)，所以DNA分子中A＝T，G＝C。DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，即以DNA的兩條母鏈為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)，所以形成的DNA子鏈必定與DNA中的一條母鏈完全相同，新形成的兩個(gè)DNA分子，與親代DNA分子完全相同。
答案：(1)DNA復(fù)制　細(xì)胞核　(2)A、T、C、C、T
(3)不能　在單鏈中不一定存在A＝T、G＝C
(4)T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3
(時(shí)間：25分鐘；滿分：50分)
一、選擇題(每小題2分，共20分)
1．下列關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述，錯(cuò)誤的是()
A．沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是建立在DNA分子以4種脫氧核苷酸(堿基為A、T、G、C)為單位連接而成的長鏈的基礎(chǔ)上
B．威爾金斯和富蘭克林通過對(duì)DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)
C．沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建了多種模型，但都不科學(xué)
D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量的啟發(fā)，構(gòu)建出了科學(xué)的模型
解析：選B　沃森和克里克最先提出了堿基在外側(cè)的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，后來又提出了堿基在內(nèi)側(cè)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并且同種堿基配對(duì)。最后提出了堿基互補(bǔ)配對(duì)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。
2．下面關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的是()
A．每個(gè)雙鏈DNA分子含有四種脫氧核苷酸
B．每個(gè)堿基分子上均連接著一個(gè)磷酸和一個(gè)脫氧核糖
C．每個(gè)DNA分子中堿基數(shù)＝磷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)
D．雙鏈DNA分子中的一段含有40個(gè)胞嘧啶，就一定會(huì)同時(shí)含有40個(gè)鳥嘌呤
解析：選B　脫氧核苷酸分子的連接方式應(yīng)為。在雙鏈的DNA分子內(nèi)部，堿基之間通過氫鍵連接形成堿基對(duì)，對(duì)一個(gè)堿基來說，一側(cè)連接著一個(gè)脫氧核糖，另一側(cè)通過氫鍵和另一個(gè)堿基相連。
3．在一個(gè)DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的42%，若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的24%，胸腺嘧啶占30%，則另一條鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的()
A．21%,12%B．30%,24%
C．34%,12%D．58%,30%
解析：選C　解這類題目，最好先畫出DNA分子的兩條鏈及堿基符號(hào)，并標(biāo)出已知堿基的含量，這樣比較直觀，更易找到解題方法。然后利用DNA分子的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，由整個(gè)DNA分子中A＋T＝42%，可得出A1＋T1即對(duì)應(yīng)單鏈堿基總數(shù)的百分比也為42%，則C1＋G1＝58%。由一條鏈中C1＝24%，C1＋G1＝58%，得出對(duì)應(yīng)另一條單鏈中C2＝34%，由一條鏈中A1＋T1＝42%，A1＝12%，得出對(duì)應(yīng)另一條單鏈T2＝12%。

4．(上海高考)在DNA分子模型搭建實(shí)驗(yàn)中，如果用一種長度的塑料片代表A和G，用另一長度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA雙螺旋的整條模型()
A．粗細(xì)相同，因?yàn)猷堰虱h(huán)必定與嘧啶環(huán)互補(bǔ)
B．粗細(xì)相同，因?yàn)猷堰虱h(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸相似
C．粗細(xì)不同，因?yàn)猷堰虱h(huán)不一定與嘧啶環(huán)互補(bǔ)
D．粗細(xì)不同，因?yàn)猷堰虱h(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸不同
解析：選A　A和G都是嘌呤堿基，C和T都是嘧啶堿基，在DNA分子中，總是A＝T，G＝C，依題意，用一種長度的塑料片代表A和G，用另一長度的塑料片代表C和T，則DNA的粗細(xì)相同。
5．如圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，相關(guān)敘述正確的是()
a．②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架
b．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸
c．⑨是氫鍵，其形成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
d．DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息
e．③占的比例越大，DNA分子越不穩(wěn)定
f．⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
A．bcdf　B．cdf
C．a(chǎn)bcfD．bce
解析：選B　DNA分子是反向平行的雙螺旋結(jié)構(gòu)，①磷酸與②脫氧核糖交替排列在外側(cè)，構(gòu)成了DNA的基本骨架；④中的③②及②下方的磷酸基團(tuán)組成胞嘧啶脫氧核苷酸；堿基互補(bǔ)配對(duì)，配對(duì)堿基之間通過氫鍵相連；DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息；G與C之間形成3條氫鍵，G與C含量越多，DNA分子越穩(wěn)定；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。
6．下列有關(guān)DNA復(fù)制的說法中，正確的是()
A．DNA復(fù)制時(shí)只有一條鏈可以作為模板
B．DNA復(fù)制所需要的原料是4種脫氧核苷酸
C．DNA復(fù)制的場(chǎng)所只有細(xì)胞核
D．DNA復(fù)制的時(shí)間只能是有絲分裂間期
解析：選B　DNA復(fù)制時(shí)，兩條鏈都可以作為模板，真核生物DNA復(fù)制的場(chǎng)所可以是細(xì)胞核，也可以是線粒體和葉綠體，在細(xì)菌體內(nèi)還可以是擬核。DNA復(fù)制時(shí)需要的原料是4種脫氧核苷酸。
7．把培養(yǎng)在含輕氮(14N)環(huán)境中的一個(gè)細(xì)菌，轉(zhuǎn)移到含重氮(15N)環(huán)境中，培養(yǎng)相當(dāng)于繁殖一代的時(shí)間，然后全部放回原環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于連續(xù)繁殖兩代的時(shí)間后，細(xì)菌DNA組成分析表明()
A．3/4輕氮型、1/4中間型
B．1/4輕氮型、3/4中間型
C．1/2輕氮型、1/2中間型
D．3/4重氮型、1/4中間型
解析：選A　輕氮(14N)環(huán)境中的一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到重氮(15N)環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于繁殖一代的時(shí)間后，DNA分子全為15N/14N，再返回輕氮(14N)環(huán)境中培養(yǎng)繁殖，產(chǎn)生8個(gè)DNA分子，3/4輕氮型、1/4中間型。
8.如圖表示DNA分子復(fù)制的片段，圖中a、b、c、d表示各條脫氧核苷酸鏈。一般地說，下列各項(xiàng)中正確的是()
A．a(chǎn)和c的堿基序列互補(bǔ)
B．b和c的堿基序列相同
C．a(chǎn)鏈中(A＋T)/(G＋C)的比值與b鏈中同項(xiàng)比值相同
D．a(chǎn)鏈中(A＋T)/(G＋C)的比值與d鏈中同項(xiàng)比值不同
解析：選C　a、d兩條母鏈堿基互補(bǔ)，a、b兩條鏈堿基互補(bǔ)，c、d兩條鏈堿基互補(bǔ)，可推出a和c堿基序列相同，b和c堿基序列互補(bǔ)；兩條互補(bǔ)鏈中的(A＋T)/(G＋C)相同。
9．(山東高考)某研究小組測(cè)定了多個(gè)不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補(bǔ)鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，下列正確的是()
解析：選C　DNA分子中(A＋C)/(T＋G)應(yīng)始終等于1；一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)與其互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)互為倒數(shù)，一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)＝0.5時(shí)，互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)＝2；一條單鏈中(A＋T)/(G＋C)與其互補(bǔ)鏈中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
10．某DNA分子中含有1000個(gè)堿基對(duì)(被32P標(biāo)記)，其中有胸腺嘧啶400個(gè)。若將該DNA分子放在只含被31P標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復(fù)制兩次，其結(jié)果不可能是()
A．含32P的DNA分子占1/2
B．含31P的DNA分子占1/2
C．子代DNA分子相對(duì)分子質(zhì)量平均比原來減少1500
D．共消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸1800個(gè)
解析：選B　該DNA分子在含31P的培養(yǎng)液中復(fù)制兩次，可得到4個(gè)DNA分子，其中含31P的DNA分子占100%，含32P的DNA分子占2/4＝1/2。因?yàn)镈NA復(fù)制為半保留復(fù)制，親代DNA分子的兩條鏈只可能進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中；4個(gè)DNA分子中有兩個(gè)DNA分子的每條鏈都只含有31P，還有兩個(gè)DNA分子都是一條鏈含31P，另一條鏈含32P。前兩個(gè)DNA分子相對(duì)分子質(zhì)量比原DNA分子共減少了4000，后兩個(gè)DNA分子比原DNA分子共減少了2000，這樣4個(gè)DNA分子的相對(duì)分子質(zhì)量平均比原來減少了6000/4＝1500；在1000個(gè)堿基對(duì)的DNA分子中，胸腺嘧啶400個(gè)，則含有鳥嘌呤個(gè)數(shù)(1000×2－400×2)/2＝600(個(gè))，復(fù)制兩次所消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目為600×(22－1)＝1800(個(gè))。

二、非選擇題(共30分)
11．(10分)如圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)據(jù)圖回答問題。
(1)圖甲是DNA片段的________結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA片段的________結(jié)構(gòu)。
(2)填出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：[2]________________、[5]__________________。
(3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條鏈?zhǔn)怯蒧_______和________交替連接的。
(4)連接堿基對(duì)的化學(xué)鍵是____________，堿基配對(duì)的方式如下：即________與________配對(duì)；________與________配對(duì)。
(5)從圖甲可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成________的________結(jié)構(gòu)。
(6)含有200個(gè)堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個(gè)。請(qǐng)回答：
①該DNA片段中共有腺嘌呤________個(gè)，C和G共________對(duì)。
②該DNA片段復(fù)制4次，共需原料胞嘧啶脫氧核苷酸________個(gè)。
③在DNA分子穩(wěn)定性的比較中，________堿基對(duì)的比例高，DNA分子穩(wěn)定性高。
解析：(1)從圖中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面結(jié)構(gòu)。而乙表示的是DNA分子的立體(空間)結(jié)構(gòu)。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸鏈片段，而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結(jié)構(gòu)可以看出：DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成了基本骨架。(4)DNA分子的兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，且有一定規(guī)律：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。(5)根據(jù)圖甲可以判斷：組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?；從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互纏繞成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(6)①堿基對(duì)G和C之間有三個(gè)氫鍵，而A和T間有兩個(gè)氫鍵，設(shè)該DNA片段堿基A有x個(gè)，堿基G有y個(gè)，則有以下關(guān)系：x＋y＝200×1/2＝100,2x＋3y＝260，解得A為40個(gè)，G和C各為60個(gè)。②復(fù)制4次共需原料C為：(24－1)×60＝900個(gè)。③C和G之間的氫鍵多于A、T之間的氫鍵，因此C和G比例越高，DNA分子穩(wěn)定性越大。
答案：(1)平面　立體(或空間)　(2)一條脫氧核苷酸鏈片段　腺嘌呤脫氧核苷酸　(3)脫氧核糖　磷酸　(4)氫鍵　A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鳥嘌呤)　C(胞嘧啶)　(5)反向　規(guī)則　雙螺旋　(6)①40　60?、?00?、跜和G
12．(10分)DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用，目前在親子鑒定、偵察罪犯等方面是最為可靠的鑒定技術(shù)。
請(qǐng)思考回答下列有關(guān)DNA指紋技術(shù)的問題：
(1)DNA親子鑒定中，DNA探針必不可少，DNA探針實(shí)際是一種已知堿基順序的DNA片段。請(qǐng)問：DNA探針尋找基因所用的原理是：_______________________________。
(2)用DNA做親子鑒定時(shí)，小孩的條碼會(huì)一半與其生母相吻合，另一半與其生父相吻合，其原因是________________________________________________________。
(3)如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的兩位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示。則該小孩的真正生物學(xué)父親是_________________________。
(4)現(xiàn)在已知除了一卵雙生胞胎外，每個(gè)人的DNA是獨(dú)一無二的，就好像指紋一樣，這說明了：______________________________________________________________。
(5)為什么用DNA做親子鑒定，而不用RNA?________________________。
(6)為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，需要克隆出較多的DNA樣品，若一個(gè)只含31P的DNA分子用32P標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復(fù)制3次后，含32P的單鏈占全部單鏈的________。
解析：DNA具有特異性，不同個(gè)體的DNA分子不同，因此可利用DNA分子雜交原理進(jìn)行親子鑒定。由于子代的同源染色體一條來自父方，一條來自母方，因此親子鑒定時(shí)，應(yīng)一半與父親吻合，一半與母親吻合。人體所有細(xì)胞都來源于同一個(gè)受精卵，因此都含有相同的遺傳物質(zhì)。
答案：(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則　(2)孩子的每一對(duì)同源染色體一條來自父親，一條來自母親　(3)B　(4)DNA分子具有多樣性和特異性　(5)因?yàn)榛蛟贒NA上，而不在RNA上，且DAN具有特異性　(6)7/8
13．(10分)DNA復(fù)制方式可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測(cè)，可能的情況是：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散復(fù)制。
(1)根據(jù)圖示對(duì)三種復(fù)制作出可能的假設(shè)：
①如果是全保留復(fù)制，則1個(gè)DNA分子形成2個(gè)DNA分子，其中一個(gè)是__________，而另一個(gè)是_______________________________________________________________；
②如果是半保留復(fù)制，則新形成的兩個(gè)DNA分子各有____________________；
③如果是分散復(fù)制，則新形成的DNA分子中__________________________________。
(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明DNA的復(fù)制方式。
實(shí)驗(yàn)步驟：
①在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對(duì)照)。
②在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N－DNA(親代)。
③將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度離心方法分離。
(3)實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)：
①如果與對(duì)照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分離出兩條帶：________和________，則可以排除________，同時(shí)肯定是________________。
②如果子代Ⅰ只有一條________，則可以排除________，但不能肯定是_______。
③如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定，若子代Ⅱ可以分出____________和____________，則可以排除__________________，同時(shí)肯定__________。
④如果子代Ⅱ不能分出________兩條密度帶，則排除________，同時(shí)肯定________。
(4)用圖例表示出最可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
答案：(1)①親代的　新形成的?、谝粭l鏈來自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切滦纬傻摹、勖織l鏈中的一些片段是母鏈的，另一些片段是子鏈的　(3)①一條輕密度帶(14N/14N)　一條重密度帶(15N/15N)　半保留復(fù)制和分散復(fù)制　全保留復(fù)制?、谥忻芏葞?14N/15N)　全保留復(fù)制　半保留復(fù)制還是分散復(fù)制?、垡粭l中密度帶(14N/15N)　一條輕密度帶(14N/14N)　分散復(fù)制　半保留復(fù)制?、苤?、輕　半保留復(fù)制　分散復(fù)制　(4)最可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖所示)：

DNA的復(fù)制

《DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計(jì)

《DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想
本節(jié)課突出對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，將科學(xué)研究的過程（發(fā)現(xiàn)問題——提出假設(shè)——推導(dǎo)結(jié)論——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——得出結(jié)論）作為本節(jié)課的教學(xué)主線，以求向?qū)W生介紹科學(xué)研究的一般過程和方法，并讓學(xué)生親身參與探究過程，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)工作的能力和方法。
二、教材分析
1、教材中的地位
本節(jié)課內(nèi)容是人教版高級(jí)中學(xué)課本生物必修2第三章第三節(jié)。DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制是遺傳學(xué)的基本理論。這一課時(shí)，在聯(lián)系DNA結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡明DNA通過復(fù)制傳遞遺傳信息的功能。學(xué)好這一課時(shí)，有利于學(xué)生對(duì)有絲分裂、減數(shù)分裂、遺傳規(guī)律等知識(shí)得理解和鞏固，對(duì)于學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)遺傳的本質(zhì)是非常重要的。“DNA的復(fù)制”又是后面變異部分的基礎(chǔ)，學(xué)好這一課時(shí)，有利于學(xué)生對(duì)基因突變、基因重組、生物進(jìn)化等內(nèi)容的理解和掌握。
2、重點(diǎn)難點(diǎn)
DNA的復(fù)制方式的發(fā)現(xiàn)雖然是選學(xué)內(nèi)容，但是對(duì)學(xué)生的學(xué)會(huì)科學(xué)的探究，科學(xué)的思考有很大的幫助，有助于學(xué)生分析問題，解決問題能力的提高，所以把它作為探究的重點(diǎn)之一，但在知識(shí)層面上不作為重點(diǎn)。
DNA復(fù)制過程完成了遺傳信息的傳遞功能；對(duì)DNA復(fù)制過程的研究，蘊(yùn)含著科學(xué)研究的過程和方法教育；DNA復(fù)制的過程具有微觀、動(dòng)態(tài)、連續(xù)、抽象的特點(diǎn)。因此，對(duì)DNA復(fù)制的過程的探討既是本課時(shí)的教學(xué)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。
三、學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)具有了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、有絲分裂、減數(shù)分裂的基本知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，本課時(shí)將要從分子水平來探討生命的本質(zhì)，屬于肉眼看不到的抽象知識(shí)。高中學(xué)生的認(rèn)知體系基本形成，認(rèn)知結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，認(rèn)知能力不斷完善。他們能夠掌握基本的思維方法，特別是抽象邏輯思維、辯證思維、創(chuàng)造思維有了較大的發(fā)展。觀察力、記憶力、想象力有了明顯的提高，認(rèn)知活動(dòng)的自覺性，認(rèn)知系統(tǒng)的自我評(píng)價(jià)和自我控制能力也有了相應(yīng)的發(fā)展。
由于本課時(shí)內(nèi)容具有較高的抽象性，學(xué)生們會(huì)感到困難，因此在教學(xué)中，我除了引導(dǎo)學(xué)生自主、探索、合作學(xué)習(xí)以外，還通過啟發(fā)式教學(xué)，設(shè)置大量的問題情境，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和進(jìn)一步培養(yǎng)他們分析、歸納、概括能力。
四、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)
知識(shí)目標(biāo)
1、記住DNA復(fù)制的概念
2、簡述DNA復(fù)制的過程，并分析、歸納出DNA復(fù)制過程的特點(diǎn)。
3、知道DNA復(fù)制在遺傳上的意義
能力目標(biāo)
1、通過介紹Meselson、stehl的試驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、推理、歸納，培養(yǎng)科學(xué)的思維。
2、通過引導(dǎo)學(xué)生觀察拉鏈和DNA復(fù)制的比較，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象、猜測(cè)，培養(yǎng)學(xué)生自主探索、合作學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力。
情感目標(biāo)
通過分組探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)和科學(xué)態(tài)度。
五、教法、學(xué)法設(shè)計(jì)
（一）教法設(shè)計(jì)
結(jié)合教材的特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際，本課時(shí)主要采用啟發(fā)式教學(xué)法，比如：在學(xué)習(xí)DNA復(fù)制的方式式，啟發(fā)學(xué)生去思考復(fù)制的方式可能有哪些？如果是這種方式，復(fù)制的結(jié)果是什么？如果是那種方式，復(fù)制的結(jié)果是什么？通過什么方式去證明你的假設(shè)？再比如：在學(xué)習(xí)DNA復(fù)制的條件時(shí)，可以啟發(fā)學(xué)生去思考科學(xué)家是怎么知道需要這些條件的？除了課本上介紹的條件外，還可能需要什么條件？科學(xué)家是怎么知道的？從而引導(dǎo)學(xué)生去探索和發(fā)現(xiàn)，使學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中初步學(xué)會(huì)科學(xué)研究的一般方法，即發(fā)現(xiàn)問題——提出假說——試驗(yàn)驗(yàn)證——得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的合作、探索的精神，發(fā)展學(xué)生的思維能力，為學(xué)生鋪設(shè)符合知識(shí)規(guī)律的思維軌道，強(qiáng)化素質(zhì)教育。對(duì)于DNA復(fù)制的過程，學(xué)生是沒有辦法去探究的，但這一部分又比較抽象，我采用化抽象為具體的辦法，采用拉鏈作為模型，讓學(xué)生對(duì)比拉鏈的拉上、拉開和課本上介紹的DNA復(fù)制過程的異同點(diǎn)，從而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)得理解和掌握。
（二）學(xué)法設(shè)計(jì)
本課時(shí)通過設(shè)疑導(dǎo)學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生自主探索DNA復(fù)制的方式和復(fù)制的條件，發(fā)現(xiàn)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、相互協(xié)作、自主學(xué)習(xí)的能力；通過點(diǎn)撥導(dǎo)議，啟發(fā)學(xué)生思考、分析科學(xué)家的試驗(yàn)，概括、總結(jié)出正確結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、概括、總結(jié)的基本學(xué)習(xí)方法；通過展示小組提出的假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)中進(jìn)行交流的基本方法。充分體現(xiàn)學(xué)生的“主體”地位。
六、媒體選擇
1、多媒體課件
用PowerPoint制作的演示文稿（內(nèi)有DNA復(fù)制過程的動(dòng)畫）
2、實(shí)物展臺(tái)
展示學(xué)生推導(dǎo)的DNA半保留和全保留復(fù)制的結(jié)果及相應(yīng)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖
3、拉鏈四個(gè)
七、教學(xué)程序設(shè)計(jì)
（1）流程圖

（2）教學(xué)過程：

程序教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
意圖
教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)

復(fù)習(xí)舊知
引入新課
(3分鐘)展示課件并提問：
1、DNA化學(xué)組成的基本單位是什么？
2、DNA分子的空間結(jié)構(gòu)是什么樣的？
總結(jié)學(xué)生的回答之后，引出DNA復(fù)制的課題。
思考回答：
1、DNA化學(xué)組成的基本單位是脫氧核苷酸，每個(gè)脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子含氮的堿基組成。
2、兩條鏈盤旋成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。學(xué)生已有的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的知識(shí)是學(xué)習(xí)DNA復(fù)制的基礎(chǔ)，由此引出新課題。

引導(dǎo)回憶
發(fā)現(xiàn)問題

(3-5分鐘)有關(guān)DNA復(fù)制，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過哪些知識(shí)？你們覺得還有哪些疑問？
（以此設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生回憶已有知識(shí)，發(fā)現(xiàn)新的問題。）
思考回答
1、DNA復(fù)制發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期
2、由于DNA主要存在與細(xì)胞核內(nèi)，因此DNA復(fù)制的場(chǎng)所主要是細(xì)胞核。
發(fā)現(xiàn)問題
關(guān)于DNA怎樣復(fù)制？需要哪些條件？復(fù)制的結(jié)果怎樣？有什么特點(diǎn)？等等是還沒有解決的問題。發(fā)現(xiàn)問題是科學(xué)研究的第一步。問題使學(xué)生產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知解疑心理，教師此時(shí)抓住這一有利時(shí)機(jī)，提出緊扣主題的具有挑戰(zhàn)性、探索性的問題，使學(xué)生主動(dòng)去探索。

D
N
A
復(fù)制方式探討
(約10分鐘)

分組討論模擬探索
沃森和克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“在提出堿基特異性配對(duì)的看法后，我們立即又提出了遺傳進(jìn)行復(fù)制的一種可能機(jī)理?！?br> 你能從DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，設(shè)想出DNA復(fù)制的方式可能有哪幾種嗎？
假如用15N標(biāo)記母鏈，用14N標(biāo)記子鏈，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)假設(shè)分組討論復(fù)制一代和兩代的結(jié)果是什么？用圖形表示結(jié)果。

教師投影展示部分小組的討論情況。

學(xué)生分組分析討論，提出DNA復(fù)制的兩種假設(shè)：全保留復(fù)制和半保留復(fù)制。

學(xué)生根據(jù)假設(shè)討論演繹并畫圖表示兩種復(fù)制的結(jié)果

小組間相互補(bǔ)充作出評(píng)價(jià)培養(yǎng)學(xué)生的參與意識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生的合作、探索的精神。并進(jìn)一步復(fù)習(xí)假說-演繹法。
1958年Meselson和Stehl用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，經(jīng)過多次細(xì)胞分裂，細(xì)菌細(xì)胞的DNA充分地被15N標(biāo)記上。然后把這些細(xì)胞移入正常的含同位素14N的培養(yǎng)基中，然后，在不同時(shí)刻（復(fù)制不同代數(shù)后）收集細(xì)菌樣本，從中提取DNA，再將提出的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。
密度大的DNA在試管的上方還是下方，密度小的呢？中等的呢？請(qǐng)同學(xué)們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。請(qǐng)同學(xué)們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。
巡視學(xué)生的活動(dòng)，記錄學(xué)生出現(xiàn)的問題。
教師投影展示部分小組的討論情況。
教師展示科學(xué)家的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
并總結(jié)出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般過程。

在老師的啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生們根據(jù)剛才演繹得結(jié)果，推導(dǎo)出這樣的可能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如果是全保留復(fù)制，則離心后DNA條帶應(yīng)該只有兩條；如果是半保留復(fù)制，則離心后DNA條帶應(yīng)該有三條，并畫出條帶的位置。本模擬探索試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和運(yùn)用，旨在激發(fā)學(xué)生探索和協(xié)作的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力。

D
N
A
復(fù)制的條件和過程探討
(約20分鐘)請(qǐng)同學(xué)們思考DNA復(fù)制至少需要什么條件？

科學(xué)家是怎么知道這些條件的呢？學(xué)生討論后回答：
模板：兩條鏈分別作為模板
原料：四種脫氧核苷酸
能量：由ATP提供
酶：解旋酶、聚合酶等
科學(xué)家通過推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)知道的。學(xué)生可能說不全，老師引導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充完整。

介紹試驗(yàn)
請(qǐng)同學(xué)們想一想，下面這個(gè)事實(shí)說明了什么？
1958年美國生化學(xué)家Kornberg在試管中用脫氧核苷酸合成DNA。他將大腸桿菌中提取的DNA聚合酶加入到含有四種豐富的脫氧核苷酸和適量的Mg2+的人工體系中，并沒有發(fā)生DNA的合成，當(dāng)加入少量的RNA作引子和ATP作為能源物質(zhì)，經(jīng)保溫孵育后，測(cè)定其中DNA的含量。發(fā)現(xiàn)其中的DNA的含量增加了。
讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：復(fù)制除需要四個(gè)基本條件外，還需要其他條件，如RNA引物等。
旨在提醒學(xué)生不能把書讀死。而應(yīng)該始終保持懷疑和探究的心態(tài)。
模擬
探討請(qǐng)同學(xué)們自學(xué)課本上有關(guān)DNA復(fù)制過程的內(nèi)容，總結(jié)DNA復(fù)制大體上分為幾個(gè)步驟。
教師通過拉鏈來模擬DNA復(fù)制過程。提出問題：
拉鏈中的各個(gè)部件各代表復(fù)制過程中的什么？
復(fù)制代數(shù)和DNA數(shù)目之間，及與含母鏈的DNA數(shù)目之間有什么關(guān)系？
DNA復(fù)制過程是否就是完全像拉鏈的開合？學(xué)生自學(xué)并總結(jié)，如不完整可由其他同學(xué)補(bǔ)充。
解鏈——合成子鏈——螺旋

學(xué)生分組討論拉鏈中的各個(gè)部件各代表復(fù)制過程中的什么，由學(xué)生代表發(fā)言。培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想理解的意識(shí)，在學(xué)習(xí)過程中化抽象為具體，提高學(xué)習(xí)效率。
培養(yǎng)學(xué)生分析比較的意識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)DNA復(fù)制的理解。
觀看動(dòng)畫組織學(xué)生觀看DNA復(fù)制的動(dòng)畫課件。學(xué)生隨著動(dòng)畫的演示，一起念出過程：解鏈——合成子鏈——螺旋
反復(fù)播放DNA復(fù)制的動(dòng)畫，使學(xué)生完成由感性到理性的知識(shí)過渡。
DNA復(fù)制的意義DNA復(fù)制有什么意義？傳遞遺傳信息
課堂小結(jié)利用多媒體課件引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課知識(shí)要點(diǎn)鞏固基礎(chǔ)知識(shí)
課堂測(cè)評(píng)
基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)學(xué)生練習(xí)檢驗(yàn)知識(shí)目標(biāo)達(dá)標(biāo)情況
八、課堂測(cè)評(píng)
1、一個(gè)噬菌體侵染細(xì)菌后，形成了200個(gè)子代噬菌體，子代DNA中含最初DNA鏈的DNA占
A.1%B.2%C.25%D.50%
2、下列關(guān)于DNA復(fù)制的說法，其中不正確的是（）：
A．DNA復(fù)制過程中需要酶的催化B．DNA復(fù)制過程中需要的能量直接由糖類提供
C．DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的D．DNA復(fù)制過程中兩條母鏈均可作模板
3、含有32P或31P的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，32P比31P質(zhì)量大?，F(xiàn)將某哺乳動(dòng)物的細(xì)胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細(xì)胞。然后將G0代細(xì)胞移至含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第1、2次細(xì)胞分裂后，分別得到Gl、G2代細(xì)胞。再從G0、Gl、G2代細(xì)胞中提取出DNA，經(jīng)密度梯度離心后得到結(jié)果如下圖。由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若①、②、③分別表示輕、中、重三種DNA分子的位置，請(qǐng)回答下列問題：
⑴G0、Gl、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：G0________，Gl________，G2_________。
⑵G2代在①、②、③3條帶中DNA數(shù)的比例是______________。
⑶圖中①、②兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：條帶①________，條帶②__________。
⑷上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了DNA的復(fù)制方式是____________________________________。
九、課后作業(yè)
1、DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的（）：
Ａ．分裂前期　Ｂ．分裂中期
Ｃ．分裂后期?。模至验g期
2、假設(shè)某大腸桿菌含14N的DNA的相對(duì)分子質(zhì)量為，a若將其長期培養(yǎng)在含15N的培養(yǎng)基中便得到含15N的DNA，相對(duì)分子質(zhì)量為b?，F(xiàn)將含15N的DNA大腸桿菌再培養(yǎng)在14N的培養(yǎng)基中，子二代DNA的相對(duì)分子質(zhì)量平均為（）
A．(a+b)/2B．(3a+b)/2C．(a+3b)/2D．(a+b)/2
3、某雙鏈DNA分子帶有15N同位素標(biāo)記，在試管中以該DNA為模板進(jìn)行復(fù)制實(shí)驗(yàn)，連續(xù)復(fù)制4代之后，試管中帶有14N同位素標(biāo)記的DNA占總量的
A.12.5%B.25%C.50%D.100%
4、利用多媒體課件，引導(dǎo)學(xué)生概括、總結(jié)本節(jié)課的知識(shí)要點(diǎn)，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生概括、總結(jié)的基本學(xué)習(xí)方法。
DNA復(fù)制
時(shí)間
場(chǎng)所
條件
原則
結(jié)果
特點(diǎn)
5、研究性學(xué)習(xí)
請(qǐng)同學(xué)們?cè)谡n后兩周的時(shí)間內(nèi)，以小組為單位撰寫小論文，題目：《“DNA復(fù)制”的研究史》。兩周后進(jìn)行交流，并評(píng)選優(yōu)秀小論文。
（設(shè)計(jì)此作業(yè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，收集信息，小組協(xié)作進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的能力。）

十、板書設(shè)計(jì)
第三節(jié)DNA的復(fù)制
一、復(fù)制的方式：半保留復(fù)制
二、復(fù)制的條件：模板、酶、原料、能量等
三、復(fù)制的過程
解旋——合成子鏈——螺旋
四、復(fù)制的意義：傳遞遺傳信息