资料简介
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第 1 节 DNA 的复制
教学目标
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，再次领悟假说—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，再次领悟同位素标记法，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】
DNA 分子的复制过程。
教学过程
一、导入新课
（建议下载使用视频：【情境素材】DNA 的复制。）
教师展示一对母女（如明星戚薇和女儿，父女等均可）的照片。教师引导学生思考：为
什么母女这样像？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）对 DNA 复制的推测
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（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。
如何来判断 DNA 的复制究竟是哪种方式呢？这就需要用假说-演绎法来预测。
（二）对 DNA 复制方式的探究
【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。
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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
什么样的呢？
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？（放
射性同位素标记法）
问题 3：如果用同位素（放射性）进行标记，用什么元素？（N、P）
问题 4：如果亲代 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） ）
问题 5：要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，但实验中，复制后的 DNA
分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？
（通过密度梯度离心使其发生分层）
【验证假设】
学生阅读教材并观察讨论图示：证明 DNA 进行半保留复制的实验。
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 CsCl 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，在整个实验中亲代、子一代、子二代细胞中提取出的 DNA 离心
的结果说明了什么。通过层层分析，学生不仅能够自己得出结论：DNA 的确具有半保留复
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制的特点，同时还能感受科学探究的魅力。
实验结果与预期结果一致，故证明了 DNA 的复制是以半保留的方式进行的。
小结：总结本实验假说演绎的流程。（作出假设、演绎推理、验证假设、得出结论）
（三）DNA 复制过程
播放多媒体课件，演示 DNA 复制的过程，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。
然后，设置问题让学生分析 DNA 复制过程的特点、条件等，领会 DNA 的结构和碱基
互补配对与复制的关系。
思考：（1）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。）
（2）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。）（3）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。）
教师还可结合教材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 15N DNA 分子的个数及所占比例，进一步强调 DNA 半保留复制的特点。（建议使
用知识卡片：【知识解析】“图解法”分析 DNA 复制过程中的相关计算）
最后，教师可以让学生分析子代 DNA 与亲代 DNA 的碱基序列的特征，探讨 DNA 自我
复制的生物学意义。正是由于 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。
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师生共同完成下表：
定义 DNA 分子的复制是指以亲代 DNA 分子为模板合成子代 DNA 的过程。
时间 有丝分裂和减数第一次分裂的间期
场所 细胞核
条件 模板、酶、能量、原料
特点 半保留复制，边解旋边复制
意义
通过复制，使亲代的遗传信息传给子代，从而使前后代保持了一定的连
续性。
结果
DNA 分子复制产生出与亲代相同的子代 DNA 分子。复制 n 次，得到
2n 个 DNA 分子，其中原亲代 DNA 分子的链有两条，新合成的链为 2n+1-2
个，在复制过程中，所需要某种碱基数为（2n 1）a，a 为 DNA 分子中
某种碱基的数目。
三、课堂反馈
1．DNA 的复制是在细胞的______分裂和______第一次分裂前的_____期进行的。复制是指
以_____________为模板来合成____________的过程。复制特点是______________。复制过
程必需以____________________为模板、_______________为原料、_______ 提供能量、_____
的催化等条件，___________________为 DNA 的复制提供精确的模板、并有_____________
能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代 DNA 分子通过复制形成了两个____________，
新形成的 DNA 分子都是既含一条_____链、又含一条_______链，因此，称 DNA 的复制为
“_________________”。
答案：有丝 减数 间 亲代 DNA 分子 子代 DNA 分子 边解旋边复制
亲代 DNA 分子一条链 脱氧核苷酸 ATP 酶 DNA 分子双螺旋结构
碱基互补配对 结构完全相同的子代 DNA 分子 母 子 半保留复制
2．一个 DNA 分子经过 3 次复制后，保留有原来母链的子代 DNA 分子占全部子代 DNA 分
子的比例为_______； 原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为______。
A．1/2 B．1/4 C．1/8 D．1/16
答案：B C
3．一双链 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 ）
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A．1/2 B．1/（2n-1） C．1/2n D．1/（2n+1）
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。
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