《DNA的複製》

《DNA的複製》

DNA複製 英文名稱:DNA replication :從親代DNA合成子代DNA的過程。根據沃森-克里克提出的DNA雙螺鏇模型和DNA的複製機制:親代DNA的兩條鏈解開,每條鏈作為新鏈的模板,從而形成兩個子代DNA分子,其中每一個子代DNA分子包含一條親代鏈和一條新合成的鏈。

【說明】:此教學設計任務由南京曉莊學院現代教育技術課程老師yqiong參與教師-維基星光計畫進行wiki教學而發布。此詞條為範例詞條,由1132蛇.。選定主題並負責、參與現代教育技術課程的所有同學協作共同完成!

《DNA的複製》—標準信息

科目:生物學教學對象:高中一年級
課時:2教學環境:多媒體教室

《DNA的複製》—學習者的特徵分類

本節課時基於同學們學習了上一章《基因的本質》的內容,學習了“DNA是主要的遺傳物質”、“DNA分子的結構”、“DNA的複製”、“基因是有遺傳效應的DNA片段”的內容,欲了解基因是如何調控生物性狀,而講解的內容。此內容為高中生物的一個難點,需要學生有一定的空間想像,可能講解效果不是很好。

《DNA的複製》—教學內容分析

1.中文名稱:DNA複製英文名稱:DNAreplication

DNA複製是指DNA雙鏈在細胞分裂以前進行的複製過程,複製的結果是一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈(如果複製過程正常的話),每條雙鏈都與原來的雙鏈一樣。這個過程通過半保留複製機製得以順利完成。DNA複製主要包括引發、延伸、終止三個階段。
DNA複製是指DNA雙鏈在細胞分裂以前進行的複製過程,複製的結果是一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈(如果複製過程正常的話),每條雙鏈都與原來的雙鏈一樣。(排除突變等不定因素)
這個過程是透過名為半保留複製的機制來得以順利完成的。半保留複製是由沃森與克里克所預測,並且由馬修·梅塞爾森(MatthewMeselson)和富蘭克林·斯塔爾(FranklinStahl)於1958年進行研究而得以證實。
複製可以分為以下幾個階段:

fuzhifuzhi

起始階段:DNA解鏇酶在局部展開雙螺鏇結構的DNA分子為單鏈,引物酶辨認起始位點,以解開的一段DNA為模板,按照5'到3'方向合成RNA短鏈。形成RNA引物
DNA片段的生成:在引物提供了3'-OH末端的基礎上,DNA聚合酶催化DNA的兩條鏈同時進行複製過程,由於複製過程只能由5'->3'方向合成,因此一條鏈能夠連續合成,另一條鏈分段合成,其中每一段短鏈成為岡崎片段(OKAZAKIfragments)。
RNA引物的水解:當DNA合成一定長度後,DNA聚合酶水解RNA引物,補填缺口。
DNA連線酶將DNA片段連線起來,形成完整的DNA分子。
最後DNA新合成的片段在鏇轉酶的幫助下重新形成螺鏇狀。

DNA的半保留複製

Waston和Click在提出DNA雙螺鏇結構模型時曾就DNA複製過程進行過研究,他們推測,DNA在複製過程中鹼基間的氫鍵首先斷裂,雙螺鏇解鏇分開,每條鏈分別作模板合成新鏈,每個子代DNA的一條鏈來自親代,另一條則是新合成的,故稱之為半保留式複製(semiconservativereplication)。

DNA的子代DNA的子代

1958年Meselson和Stahl進行了如圖的實驗證明了DNA分子是以半保留方式進行自我複製的。

Meselson和Stahl證明DNA半保留複製的實驗。

設問:DNA的複製數目成指數比上升?
學生答出:略。

《DNA的複製》—教學重點和難點

複製的幾個階段:

起始階段:DNA解鏇酶在局部展開雙螺鏇結構的DNA分子為單鏈,引物酶辨認起始位點,以解開的一段DNA為模板,按照5'到3'方向合成RNA短鏈。形成RNA引物。
DNA片段的生成:在引物提供了3'-OH末端的基礎上,DNA聚合酶催化DNA的兩條鏈同時進行複製過程,由於複製過程只能由5'->3'方向合成,因此一條鏈能夠連續合成,另一條鏈分段合成,其中每一段短鏈成為岡崎片段(Okazakifragments)。
RNA引物的水解:當DNA合成一定長度後,DNA聚合酶水解RNA引物,補填缺口。
DNA連線酶將DNA片段連線起來,形成完整的DNA分子。
最後DNA新合成的片段在鏇轉酶的幫助下重新形成螺鏇狀。

複製複製

明白什麼是半保留複製

半保留複製:即DNA複製時親代DNA的兩條鏈解開,每條鏈作為新鏈的模板,從而形成兩個子代DNA分子,每一個子代DNA分子包含一條親代鏈和一條新合成的鏈。

《DNA的複製》—教學策略選擇

本節內容以老師授課為主
在教學過程中會有小組討論環節,討論老師提出的具有探索性的問題,並由小組推薦一人進行總結回答
在教學快結束時,會抽學生到黑板畫出DNA的複製縮略圖。

《DNA的複製》—教學過程

(一)DNA的半保留複製Waston和Click在提出DNA雙螺鏇結構模型時曾就DNA複製過程進行過研究,他們推測,DNA在複製過程中鹼基間的氫鍵首先斷裂,雙螺鏇解鏇分開,每條鏈分別作模板合成新鏈,每個子代DNA的一條鏈來自親代,另一條則是新合成的,故稱之為半保留式複製(semiconservativereplication)。

(二)DNA複製的起始,方向和速度DNA在複製時,雙鏈DNA解鏇成兩股分別進行。

(三)DNA複製過程以原核生物DNA複製過程予以簡要說明:

1.DNA雙螺鏇的解鏇DNA在複製時,其雙鏈首先解開,形成複製叉,而複製叉的形成則是由多種蛋白質及酶參與的較複雜的複製過程
2.複製的引發和終止所有的DNA的複製都是從一個固定的起始點開始的,而DNA聚合酶只能延長已存在的DNA鏈,不能從頭合成DNA鏈,新DNA的複製是如何形成的?

DNA複製時,往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物,再由聚合酶從RNA引物3’端開始合成新的DNA鏈。對於前導鏈來說,這一引發過程比較簡單,只要有一段RNA引物,DNA聚合酶就能以此為起點,一直合成下去。對於後隨鏈,引發過程較為複雜,需要多種蛋白質和酶參與。後隨鏈的引發過程由引發體來完成。引發體由6種蛋白質構成,預引體或引體前體把這6種蛋白質結合在一起並和引發酶或引物過程酶進一步組裝形成引發體。引發體似火車頭一樣在後隨鏈分叉的方向前進,並在模板上斷斷續續的引發生成滯後鏈的引物RNA短鏈,再由DNA聚合酶III作用合成DNA,直至遇到下一個引物或岡崎片段為止。由RNA酶H降解RNA引物並由DNA聚合酶I將缺口補齊,再由DNA連線酶將每兩個岡崎片段連在一起形成大分子DNA.。

《DNA的複製》—總結

基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯兩個過程,轉錄是以DNA的一條鏈為模板,合成mRNA。這樣,基因中的遺傳信息就傳遞到mRNA上。翻譯是以mRNA為模板,合成具有一定胺基酸順序的蛋白質的過程。它包括①mRNA從核孔進入到細胞質中,與核糖體結合起來;②轉運胺基酸;③安放胺基酸;④合成多肽鏈、並盤曲摺疊成有一定功能的蛋白質等四個主要步驟。
第二課時
(一)明確目標
顯示本堂課應達到的學習目標。

(二)理解學習內容

準確掌握DNA的複製過程

(三)套用

利用所學知識解題

《DNA的複製》—作業

1、課本第17頁複習題一、2;二;三。
2、畫出DNA的複製過程

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