第2节 DNA复制和蛋白质合成
DNA的合成
目的要求
1.掌握 半保留复制概念，原核生物参与复制中酶、 蛋白质因子的种类和作用。
2.熟悉 逆转录概念，逆转录酶活性特点；DNA损伤 修复方式。
3.了解 复制过程；真核生物DNA复制的特点；突变 类型。端粒与端粒酶作用。
内容
第一节复制的基本规律
第二节复制的酶学
第三节DNA生物合成过程
DNA RNA RNA DNA mRNA
DNA复制
遗传信息 逆转录 遗传信息
DNA DNA的生物合成 DNA RNA RNA的生物合成 mRNA 蛋白质 蛋白质的生物合成
RNA复制
遗传信息
转录
遗传信息 翻译 遗传信息
第十一章 DNA的生物合成 (复制)
DNA Biosynthesis (Replication)
A G C T
T C G A
亲代 DNA
A G C T
T C G A
AT GC CG TA
子代 DNA
4. 半保留复制的意义 按 半 保 留 复 制 方 式 ， 子 代 DNA 与 亲 代
DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全
部遗传信息，体现了遗传的保守性。 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，
引物（primer）：是由引物酶催化生成的短链RNA，
它可为DNA聚合提供3'-OH末端。
原料：NTP 合成方向：5′ 合成位点：Ori
3' U
OH
3′
模板：亲代单链DNA
引物RNA
5'
5. DNA聚合酶
全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent
DNA polymerase)
第三章 第二节 DNA分子的结构
碱基4种 碱基对 种 碱基 种、碱基对2种、排列顺序不同
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基 碱基排列在内侧。 本骨架 ，碱基排列在内侧。
课堂练习3 课堂练习
1、沃森和克里克于 1953 年提出了著名的 奠定了基础。 理地解释遗传物质的 奠定了基础。 各种功能 2、DNA又称 DNA又称 模型， DNA双螺旋 双螺旋 DNA模型，为合
A
脱氧 核糖
碱基 T
C G
4种脱氧核苷酸
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
课堂练习1 课堂练习
1、组成脱氧核苷酸的： 组成脱氧核苷酸的： 1 磷酸和脱氧核糖各______种类型。 ______种类型 磷酸和脱氧核糖各______种类型。 脱氧核苷酸的含氮碱基有______种类型。 ______种类型 脱氧核苷酸的含氮碱基有______种类型。 4 2、组成DNA的脱氧核苷酸有______种类型。 组成DNA的脱氧核苷酸有______种类型。 DNA的脱氧核苷酸有______种类型 4 3、DNA完全水解，得到的化学物质是（ D DNA完全水解，得到的化学物质是（ 完全水解 葡萄糖、 A．氨基酸 、葡萄糖、含氮碱基 氨基酸、核苷酸、 B．氨基酸、核苷酸、葡萄糖 核糖、含氮碱基、 C．核糖、含氮碱基、磷酸 脱氧核糖、含氮碱基、 D．脱氧核糖、含氮碱基、磷酸 ）
2、设DNA一条链为1链，互补链为2链。 DNA一条链为1 一条链为 互补链为2 根据碱基互补配对原则，可知： 根据碱基互补配对原则，可知： A1=T2 同理: 同理 T1 = A2 ; G1 = C2 ; C1 = G2 A1+T1= T2+A2 ； 同理： 同理： G1+C1= C2+G2
高中生物中图版(2023)生物技术实践第六单元蛋白质和DNA技术 第6章第2节
第二节DNA片段的扩增——PCR技术一、DNA在细胞内的复制1．所需的酶：解旋酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶等。
2．引物：一段RNA。
3．原料：四种脱氧核苷酸。
4．原则：碱基互补配对原则。
二、PCR技术的过程1．把PCR缓冲液、DNA模板、一对引物、四种脱氧核苷酸、DNA聚合酶、Mg2＋等成分加入到微量离心管中。
2．把离心管置于95℃的高温中，使DNA碱基对之间的氢键断裂，DNA双链拆开成为两条单链。
3．将离心管置于55℃的环境中，使一对引物分别结合到两条分开的模板链上。
4．再将离心管转置于72℃的环境中，在DNA聚合酶的催化下，游离的脱氧核苷酸从引物的一端进行顺次连接，从而形成两条新的子链。
这样高温变性、低温复性和中温延伸三个步骤便构成了PCR过程的一个循环。
三、实验操作1．准备(1)为了避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的离心管、吸头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。
(2)如果没有PCR仪，可以设置3个恒温水浴锅，温度分别为95℃、55℃和72℃，然后按要求在3个水浴锅中来回转移PCR的微量离心管即可。
2．扩增3．检测利用DNA在260nm的紫外线波段的吸收值曲线来测定相应含量。
即：DNA的浓度(μg/mL)＝错误!×稀释倍数。
预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4一、DNA复制(体内)与PCR技术(体外)体内复制PCR反应不同点解旋在解旋酶作用下，细胞提供能量，部分解开加热至95 ℃左右，双链全部解开，不需解旋酶引物一小段RNA 单链DNA分子片段合成子链在引物基础上，一条链连续合成，另一条链不连续合成分别从两条链的引物端开始，都是连续合成，控制温度72 ℃特点边解旋边复制，半保留复制体外迅速扩增TaqDNA聚合酶不需要需要循环次数受生物体自身控制30多次温度体内温和条件高温(可变)相同点①需提供DNA复制的模板②四种脱氧核苷酸为原料③都需要一定的缓冲溶液④子链延伸的方向都是从5′端到3′端①解旋酶的作用是使DNA两条链的氢键断开，而DNA聚合酶与DNA连接酶都是催化形成磷酸二酯键。
11.DNA的生物合成
The model of DNA-pol III
11/62
DNA pol I
H B
J
小片段 大片段 （Klenow fragment）
5 ‘ →3 ’聚合功能， 3 ' →5 '外切酶活性 5 ' →3 '外切酶活性
12/62
真核细胞中DNA聚合酶
种类： DNA-pol α、β、γ、δ、ε… DNA pol δ：合成领头链
UGA（终止密码子）：Trp AGA/AGG（Arg）：终止密码子 AUA（Ile）：Met（起始密码子）
14/62
3’
5’ 5’ 3’
OH
P
DNA-pol
5’
3’ 5’
3’
DNA-pol 的 5´3´聚合作用
15/62
外切酶与内切酶作用图解
内切酶 （限制性内切酶） 5´ 3´外切 5’ 3´5´外切 3’
4. 冈崎片段（Okazaki fragment）：
不连续复制的片段
38/62
ori 5. 双向复制 以起始点为中 心，向两个方 向进行复制。
6. 复制子(replicon) 真核生物两个相 邻复制起始点之 间的DNA片段。 ori
ori
ori
39/62
滚环复制
是某些病毒，质粒、线粒体 DNA的特殊复制形式。
性质
Ⅲ 20 100000 有 无 有 复制
10/62
Leading strand synthesis
Lagging strand synthesis
’
form the catalytic core
第6章遗传信息的传递和表达 第2节DNA复制和蛋白质合成 教案
第6章第2节DNA复制和蛋白质合成课题：DNA复制和蛋白质合成教材分析：本节重点介绍遗传物质的功能，包括DNA分子的复制功能，以及通过基因控制蛋白质合成及其生物性状的功能。
初中教材中主体一“人体”中相关教学内容是“人体性状的遗传和变异”其中有“染色体和基因”的教学内容，教学要求是能说出染色体与基因的关系。
学生对染色体和基因在遗传中的作用有初步了解，前一节教学内容在探究人类研究遗传物质的发展历程的基础上学习了DNA的构成和结构，本节就DNA的功能展开探索，并归纳为中心法则这一遗传信息传递的规律。
学生有机化学的基础极弱，因此本节课的教学重点落在采用图像和动画等直观方法和多用比喻等方式降低学生对所学知识的理解难度。
用列表法归纳和总结DNA的功能，帮助学生整理知识点。
要求学生采用举例、说出相关概念等方式说出对中心法则的理解，以问题引导学生思考DNA与蛋白质的分工与联系，以这个方式帮助学生将相关内容整合成一定知识体系。
教学目标：知识与技能：能简述DNA复制及遗传信息传递和表达的过程。
能说出遗传信息、遗传密码和密码子和DNA分子于RNA分子的关系及相互关系。
能用中心法则解释基因与性状的关系。
过程与方法：在了解DNA分子的结构和碱基配对原则的基础上，感受生物体遗传信息传递的准确性。
了解密码子的功能，注意DNA核苷酸排列顺序与蛋白质氨基酸顺序的关系。
情感态度与价值观：在学习遗传信息的传递和表达过程中，体验核酸和蛋白质在生命活动中的分工和联系，以及基因对蛋白质合成的控制功能。
重点与难点：重点：DNA复制遗传信息的转录和翻译（蛋白质合成）中心法则难点：DNA复制遗传信息的转录遗传信息的翻译课时安排：3课时第1课时：DNA复制第2课时：遗传信息的转录和翻译第3课时：中心法则及其发展教学用具：自制PPT板书：第2节DNA复制和蛋白质合成一、DNA复制1、定义2、过程：边解旋边复制，半保留复制3、意义：保持生物遗传特性相对稳定的基础二、遗传信息的转录1、遗传信息、基因和性状2、转录的定义3、转录的过程4、转录的意义：将DNA分子的遗传信息转移到RNA分子中。
核酸和蛋白质的生物合成
（一）DNA聚合酶(DNA polymerases) 作用：以单链DNA为模板，以dNTP为原料， 合成完整DNA分子 催化合成DNA的四个条件 模板(template)：解开的DNA单链 引物(primer)：RNA片段 合成方向：新链5’ →3’方向 底物：dNTP（Mg2+为辅助因子）
细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技
术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。
• DNA是自身复制的模
板
• DNA通过转录作用将
遗传信息传递给中间 物质RNA • RNA通过翻译作用将 遗传信息表达成蛋白 质
第二节 DNA的生物合成
以DNA聚合酶I为代表说明三个酶的特性
• DNA聚合酶I是一个模板指导酶
– 需要打开的DNA单链作为模板才能合成子链 – 底物必须是dNTP，并且只有当所有4种脱氧 核苷三磷酸以及DNA模板存在时，才能实现 DNA的合成
• DNA聚合酶Ⅰ 需要引物
– DNA聚合酶Ⅰ只能将脱氧核苷酸加于已存在的 DNA或RNA链的3’-羟基上，缺少则不能合成。即 需要一个有游离的3’-羟基作为“引物”才能合成 DNA子链 – 在有3‘-羟基引物存在时，脱氧核苷5’-三磷酸中α 磷原子与3’-羟基结合，形成磷酸二酯键，放出一 个焦磷酸（PPi）。焦磷酸水解驱动了聚合反应。 可见这是一个耗能反应，每合成一个核苷酸消耗2 分子ATP – 聚合反应是延着5’→3’方向进行
第十章 核酸和蛋白质的生物合成
第一节 中心法则 第二节 DNA的生物合成 第三节 RNA的生物合成 第四节 蛋白质的生物合成
第一节 中心法则
中心法则（central dogma）概念
必修2 第3章 第2节 DNA的分子结构和复制
所以, C 2=G 1=11 12 G2 = 24% = 1 A 2 +T 2 +G 2 +C 2 2 ×100 G+C G1+C 1 = 46%. = 46% 所以 总 1/2总 C1 所以 1/2总 = 46%–22%= 24% 所以 G 2 = 24% 1/2总
= 54%, 则
G 1 = 22% 1/2总
脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸
1、DNA的化学组成 DNA的化学组成
DNA的基本单位－脱氧核苷酸 脱氧核苷酸
磷酸 脱氧 核糖
含氮碱基
G C A T
胸腺嘧啶 胞嘧啶 鸟嘌呤 腺嘌呤
脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
四种脱氧核苷酸 脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
磷酸 脱氧 核糖
含氮碱基
脱氧核苷
5、DNA的复制是在细胞的 有丝 分裂和 减数 第一次分裂前的 间 期 、 的复制是在细胞的
子代DNA分子的过程。 分子的过程。 亲代DNA分子为模板来合成 子代 分子 进行的。 进行的。复制是指以 亲代 亲代DNA分子一条链 分子一条链 复制特点是 边解旋边 。复制过程必需以 亲代
为模
为原料、 板、 脱氧核苷酸 为原料、 ATP 件，
3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%， 其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所 在链碱基总数的百分含量。 24% 解析一： 设DNA分子碱基总数为100. 所以，G1+C 1 =G 2 +C 2 =23
1 2 ×100×22%=11
已知：A+T=54，则G+C=46 已知：G 1 = 则: G 2=23–11=12 解析二: 已知 已知 A+T 总
第2章 DNA的复制
- 第四节 DNA的复制 真核生物复制的特点
1、复制叉移动速度大约只有50bp/s，不到大肠杆菌得1/20。 2、真核生物每条染色质上可以有多处复制起始点：人类DNA中 每间隔3万－30万个碱基就有一个复制起始点，而原核生物只有 一个起始点； 3、真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上DNA 的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始点上 可以连续开始新的DNA复制，表现为虽只有一个复制单元，但 可有多个复制叉。 4、真核生物DNA聚合酶的特性：5种DNA聚合酶 5、端粒酶保证染色体复制的完整性。
“多莉”的衰老 研究端粒丢失的速率，预测人类的寿命 研究推测端粒酶与肿瘤的关系
第五节 DNA复制的调控
原核细胞的生长和增殖速度取决于培养条件，在不同
生长和增殖速度的细胞中DNA链延伸的速度几乎是恒定的， 但复制叉的数量不同。迅速分裂的细胞具较多复制叉，而分 裂缓慢的细胞复制叉较少并出现复制的间隙。
第五节 DNA复制的调控
真核细胞的生活周期可分为4个时期：
（1）G1：复制预备期;
（2）S：复制期;
（3）G2：有丝分裂准备期； （4）M：有丝分裂期。
DNA复制只发生在S期。
第五节 DNA复制的调控
真核细胞中DNA复制有3个水平的调控：
1.细胞生活周期水平调控，也称为限制点调控，即决定细
胞停留在G1期， 还是进入S期。——复制起点点火
5’
5’ 3’
+
3’ 复制叉到达末 3’ 端后，一条单
5’ 链被置换出来
末端碱基配对
5’
形成双链体起
3’
始点
5’
以单链为模板
3’
5’ 的DNA合成
3: 腺病毒DNA的复制
蛋白质的生物合成
16
（二）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
17
1. 氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA 都有高度特异性：每种氨基酸都只有1种氨基酰tRNA合成酶，生成特定的氨基酰-tRNA(aa-tRNA)
参与蛋白质生物合成的主要物质 蛋白质生物合成过程 翻译后的加工与靶向输送 蛋白质生物合成的抑制剂
3
第一节 参与蛋白质生物合成的 主要物质
蛋白质合成体系：20种氨基酸,mRNA、 tRNA、核蛋白体、酶和蛋白因子、无机离 子、ATP 、GTP 等。
4
一、mRNA：合成蛋白质பைடு நூலகம்模板
（一） mRNA是遗传信息的携带者 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为
14
密码子与反密码子除通过碱基互补结合外， 还具有摆动性，即密码子的第3位碱基与反 密码子的第1位碱基配对不严格，称为摆动 配对。
15
密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
密码子的第3位碱基发生突变时，并不影响tRNA带入 正确的氨基酸。
2.氨基酰-tRNA的表示方法：
Ser-tRNASer
Met-tRNAMet
真核生物起始因子辨认的Met-tRNAiMet 延长因子辨认Met-tRNAeMet
右上角字母可略
18
三、核糖体：合成蛋白质的场所
2024版高考生物一轮复习教材基础练第六章遗传的分子基础第2节DNA的结构和复制教学课件
教材素材变式
5 [生物兴趣小组将大肠杆菌在含15N的培养基中繁殖数代后,使大肠杆菌DNA的含氮碱基几乎都含有 15N。然后再将其转入含14N的培养基中培养。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行离心,如图① ~⑤为可能的结果。下列有关叙述错误的是 A.实验过程中,所使用的研究方法是同位素标记法、密度梯度离心法 B.根据含14N或15N的DNA离心后的位置,⑤为亲代、②为子一代 C.若出现图中③的结果(带宽比3∶1),则亲代DNA进行了3次复制 D.研究DNA的复制方式采用的是假说—演绎法,本实验是演绎的环节
教材素材变式
第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定不是全保留复制,可能为半保留复制或分 散复制,A错误;若DNA复制方式为全保留复制,则第二代细菌DNA离心后,试管中会出现1条重带和1条轻带,与 题图信息不符,B错误;若DNA复制方式为分散复制,则第一代和第二代细菌DNA离心后,试管中只出现1条中带, 与题图信息不符,C错误;若DNA复制方式为半保留复制,继续培养至第三代,得到的子代DNA分子离心后,试管 中会出现1条中带和1条轻带,D正确。
教材素材变式
4 下列关于人脸识别技术的原理以及该技术的可行性的表述,不正确的是 A.使用人脸识别技术的前提是每个人都具有独一无二的面部特征 B.人脸识别技术的原理是遗传物质DNA分子具有多样性和特异性 C.DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因 D.指纹开锁技术与人脸识别技术的原理相同
教材素材变式
答案
7.D 解题关键： (1)如果DNA的复制方式为全保留复制,则一个亲代15N/15N-DNA分子在含14NH4Cl的培养液中复制一次后,形成 的两个子代DNA分子为15N/15N-DNA和14N/14N-DNA,离心后,试管中出现一条轻带、一条重带;如果DNA的复 制方式为半保留复制,则一个亲代15N/15N-DNA分子在含14NH4Cl的培养液中复制一次后,形成的两个子代DNA 分子都是15N/14N-DNA,离心后,试管中出现一条中带;如果DNA的复制方式为分散复制,则一个亲代15N/15NDNA分子在含14NH4Cl的培养液中复制一次后,形成的子代DNA分子离心后,试管中出现一条中带。 (2)如果DNA的复制方式为全保留复制,则一个亲代15N/15N-DNA分子在含14NH4Cl的培养液中复制2次后,得到 的4个DNA分子中,其中一个是15N/15N-DNA,另外3个是14N/14N-DNA,离心后,试管中出现一条重带、一条轻带; 如果DNA的复制方式为半保留复制,则一个亲代15N/15N-DNA分子在含14NH4Cl的培养液中复制2次后,得到的4 个DNA分子中,其中2个DNA分子是15N/14N-DNA,另外2个DNA分子是14N/14N-DNA,离心后,试管中出现一条中 带、一条轻带;如果DNA的复制方式为分散复制,则一个亲代15N/15N-DNA分子在含14NH4Cl的培养液中复制2 次后,得到的4个DNA分子离心后,试管中只有一条中带。
DNA复制
DNA复制，即DNA生物合成，是以碱基互补为基础的一个严格的脱氧核苷酸分子逻辑组合的过程，对真核细胞来说，它发生在细胞周期的S期。
揭示DNA复制的奥秘，起初是从原核细胞开始的，从中积累了丰富的实验依据，发现DNA复制的规律。
随后的研究进一步证明，真核生物DNA复制的过程与原核生物基本相似。
因此，本节主要叙述的是原核生物DNA复制过程。
DNA复制基本上可分为解链、引发、延长及终止四个阶段。
一、DNA复制的一般特点1.DNA的双螺旋的两条链在局部需要解开,以利于每条链作模板。
2. DNA的局部解旋引起周围区域过度缠绕, 拓朴异构酶使超螺张力释放.3.DNA聚合酶以5`到3`方向合成。
DNA的两条链方向相反，因此，,一条链的合成是连续的，而另一条链的合成则是不连续的。
不连续链每个片段的合成都是独立进行的，然后各片段再连接起来。
4. DNA复制必须高度精确, DNA复制错误率大约是1/1010,校正机制保证新合成的NA的正确性。
5. DNA的合成必须非常迅速, 其合成速度与基因组的大小及细胞分裂速度有关。
6. 复制器本身不能复制线性DNA的末端,一种特殊的端粒酶参与端粒的复制。
二、复制的起始DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。
（一）预引发：1．解旋解链，形成复制叉由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。
单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。
图10-21 复制叉的三维作用结构（二）引发体组装：由蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，并与其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。
图10-22 引发体形成1.dnaA结合于复制起始点（oric）2.dnaA与DNA形成复合物引起DNA的解链3.dnaA在dnaC的辅助下推动DNA双链解开三、复制的延长（一）聚合子代DNA：1. 需要引物参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA 作为引物(primer) ，才能开始聚合子代DNA链。
《DNA的结构和DNA的复制》教案(2)
DNA的结构和DNA的复制一、教学目标1.知识目标：〔1〕概述DNA分子结构的主要特点。
〔2〕通过介绍DNA双螺旋模型的建立过程，使学生了解现代遗传学的研究方法，强化对学生进行科学态度和方法的教育。
〔3〕使学生理解DNA的双螺旋结构模型和DNA分子的复制过程，掌握运用碱基互补配对原那么分析问题的方法。
〔4〕利用DNA的性质进行实验分析和实验设计。
2.能力目标：〔1〕在尝试模拟制作基础上，结合资料分析DNA双螺旋结构模型的科学性，反思建模过程，体会建模的思想，提高建模能力。
〔2〕通过DNA复制的学习，体会DNA半保留复制的方法。
〔3〕通过建构DNA的双螺旋结构，培养学生的动手能力。
3.情感、态度和价值观目标：〔1〕交流课题研究中搜集的分子结构模型建立过程的相关资料，体验建立DNA双螺旋结构模型的艰辛与曲折，体验科学家的奉献精神，形成勇于创新的科学态度与为科学献身的精神。
〔2〕认同人类对科学的认识是一个不断深化不断完善的过程。
二、教学重点难点重点：〔1〕DNA的双螺旋结构及其特点的分析。
〔2〕DNA分子复制的条件、过程和特点。
难点：〔1〕制作DNA结构模型掌握DNA分子的双螺旋结构的特点.〔2〕DNA分子复制的过程。
三.教学方法1.可以根据学生的认知水平，充分挖掘教材内容，把基础知识与经典实验有机结合在一起，建立一个自然流畅、逻辑清晰的教学过程。
2.通过设置问题情境，引导学生在思索中学习新知识。
3.以讲述法、谈话法为线索，引导学生自学教材，归纳知识，形成知识体系。
四.课前准备1．学生的学习准备：〔1〕搜集J.D.沃森和F.H.C.克里克建立DNA 分子双螺旋结构模型的资料，制作一个DNA分子双螺旋结构模型。
〔2〕概述DNA复制的时间、过程、条件、分子基础和特点，揭示DNA复制的实质。
2.教师的教学准备：〔1〕DNA分子结构的教学，应充分运用相关的挂图和模型，引导学生领悟DNA分子双螺旋结构模型的基本要点，以及DNA分子构型的稳定性、特异性和多样性。
生物化学DNA复制、转录、翻译
(6)切除引物，补齐缺口：由DNA聚合酶（主要是酶 Ⅰ）催化，切去RNA引物；按碱基互补原则，沿 5’→3’方向，补齐缺口。
(7)连接封口：由DNA连接酶催化，将补齐缺口的3’OH基与下一个冈崎片段的5’-P以磷酸二酯键连接起 来，最终形成完整的、与模板互补的DNA新链。
端粒、端粒酶意义
与细胞衰老、凋亡有关； 端粒的平均长度随细胞分裂次数的增多及年龄的增长而逐渐 变短至消失，可导致染色体稳定性下降，导致细胞衰老凋亡。 正常：体细胞端粒酶活性丧失，端粒的长度不断缩短。 异常：肿瘤细胞端粒酶活性恢复，端粒复制，细胞恶性增殖
抑制端粒酶活性可防治肿瘤。
第二节 RNA的生物合成 — 转录
种类 转录产物
Ⅰ 45S-rRNA
对鹅膏蕈碱
的反应
耐受
Ⅱ hnRNA
极敏感
Ⅲ 5S-rRNA
tRNA snRNA 中度敏感
（二）真核生物的RNA聚合酶
3种： Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
类型 部位
转录 产 物
对鹅膏蕈碱的敏感度
Ⅰ 核仁 5.8S\18S\28S rRNA
不敏感
Ⅱ 核质 mRNA, snRNA, hnRNA
均以DNA为模板； 都是生成3’，5’ —磷酸二酯键； 合成的方向都是5’ →3’； 遵从碱基配对规律。
复制和转录的区别
复制
转录
模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
原料 dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶（RNA-pol）
产物 子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
高度敏感
Ⅲ 核质 tRNA, 5SrRNA, 一种snRNA, 中度敏感
生物化学复习资料之DNA的复制
生物化学复习资料之DNA的复制、转录、翻译部分DNA的生物合成第一节 DNA的复制一、半保留复制（semi-conservation replication）（一）证据：1. 用氮15标记大肠杆菌DNA，然后在氮-14中培养，新形成的DNA是杂合双链，即双链中一条是重链（约重1％），一条是轻链。
第二代则有一半全是轻链，一半是杂合双链。
2.大肠杆菌DNA在用氚标记的胸苷复制近两代，放射自显影，未复制部分银密度低，由一条放射链和一条非放射链组成；已复制部分有一条双链是放射的，一条双链有一半是放射的。
这证明大肠杆菌DNA是环状分子，以半保留方式复制。
（二）特点：子代保留一条亲代链，而不是将它分解。
这说明DNA是相对稳定的。
双螺旋DNA（或RNA）是所有已知基因的复制形式。
二、复制的起点和单位（一）基因组能独立进行复制的单位称为复制子。
原核生物是单复制子，真核生物是多复制子。
每个复制子有起点。
通过测定基因出现的频率可以确定起点位置，距离起点越近的基因出现的频率越高。
起点有发动复制的序列，也有决定拷贝数的序列。
起点的结构是很保守的。
（二）复制终止点：已发现Ecoli的与复制终止有关位点，其中含有23bp的保守序列，由tus蛋白与此位点结合参与复制的终止。
真核生物中似乎没有复制终止点。
（三）复制多数是双向、对称的，但也有例外。
通过放射自显影可以判断复制是双向还是单向：先在低放射性培养基中起始复制，再转移到高放射性培养基中，如是双向复制，其放射自显影图是中间银密度低；单向复制则为一端低。
（四）单向复制有一些特殊方式：1.滚动环：噬菌体φX174DNA是环状单链分子，复制时先形成双链，再将正链切开，将5’连接在细胞膜上，从3’延长，滚动合成出新的正链。
2. 取代环：线粒体DNA复制时是高度不对称的，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，呈D环形状。
这是因为两条链的复制起点不同，另一条链的起点露出才能复制。
三、有关的酶（一）反应特点：1. 以四种dNTP为底物2.需要模板指导3 需要有引物3’-羟基存在4. DNA链的生长方向是5’-3’5.产物DNA的性质与模板相同（二）大肠杆菌DNA聚合酶1DNA聚合酶I：单链球状蛋白，含锌。
DNA的复制教案-高一下学期生物人教版必修2
教案课题名称：DNA的复制教师姓名科目、年级生物、高一授课时间教学背景分析课标分析：新课标对高一的学生提出了这样的要求：既要让学生获得基本的学科知识，又要帮助学生学会解决问题的思路、方法。
帮助学生领悟生物观念、科学思维和社会责任的核心素养。
课程标准与本节对应的“内容要求”是：“概述DNA分子通过半保留方式进行复制。
”教材分析：《DNA的复制》是高中生物学教材必修2《遗传与进化》第3章基因的本质中第3节的内容。
根据普通高中生物学课程标准要求，我们要充分发挥学生的主观能动性，让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念，发展生物学学科核心素养。
DNA分子的结构和复制是遗传学的基本理论。
“DNA的复制”这节课，在联系DNA结构的基础上，进一步阐明DNA通过复制传递遗传信息的功能。
具体内容有：复制的概念、时间、场所、条件、过程、特点、意义。
学好这一课时，对于学生深刻认识遗传的本质是非常重要的，同时为第四章基因的表达打下基础。
学情分析：本节课的授课对象是高一年级学生，他们具有较强的动手能力，具有一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立，他们的学习积极性较高，课堂上应该充分调动学生的积极性，引导学生不断思考，体现学生的主体性和教师的主导性。
教师在讲解内容时可借助多媒体技术，帮助学生识记和理解。
学生已经具有了DNA双螺旋结构、有丝分裂、减数分裂的基本知识，在此基础上，本节课将从分子水平来探讨生命的本质。
高中学生的认知体系已经基本形成，认知结构迅速发展，认知能力不断完善。
他们能够掌握基本的思维方法，特别是抽象逻辑思维、辩证思维、创造思维有了较大的发展；观察力、记忆力、想象力有了明显的提高；认知活动的自觉性，认知系统的自我评价和自我控制能力也有了相应的发展。
由于本课时内容较抽象，学生们会感到困难，因此在教学中，除了引导学生自主探索、合作学习以外，还通过启发式教学，设置大量的问题情境，来激发学生的学习兴趣和进一步培养他们分析、归纳、概括能力。
真核生物DNA复制和起始调控资料
二、前DNA复制复合体的组装过程
三、DNA复制起始点识别复合 体的构成和组装
ORC：由六个蛋白（或亚基）构成， 分别为Orc1、Orc2、Orc3、Orc4、 Orc5和Orc6。Orc蛋白在结构和功能上 均相当保守。
经分析表明，芽殖酵母的ORC仅分布 在有限的DNA复制起始位点上。与启 动子相关的转录调节因子，可能影响 ORC与DNA复制起始位点结合，进而 影响DNA复制的起始。ATP的结合与 水解也显著影响ORC的功能。
结构致密的异染色质区的DNA较晚 复制。染色质重构因子也被认为影 响DNA复制。局部核小体结构也会 影响DNA复制起始调控。
第四节 DNA复制起点的激活 与G1/5期检控点
一、DNA复制起始的激活
DNA复制起始的激活也称为 “复制起始点触发”，需要 更多的因子组装到复制起始 点上。这个过程可以分为两 个步骤：
六、Mcm2-7复合体与前DNA 复制复合体组装
MCM蛋白在DNA复制起始过程中起主 要作用。
第三节 前DNA复制复合体 组装过程的调节
前DNA复制复合体组装过程的调节机制主要 是由周期性依赖性的CDK激酶活性进行直接 或间接驱动的。
Cdk（cyclin dependent kinase）激酶活性在 真核生物DNA复制起始调控中具有双重作用。 一方面，当细胞进入S期，Cdk激酶活性增高， 激活DNA复制的起始；另一方面，Cdk激酶 活性阻止同一周期中S、G2和M期中DNA的 多重复制。此外，Cdk激酶还控制特定起始 点复制的起始时间。
一个周期内发生多重复制。在酵母细胞中，调 节Cdc6的表达水平是保证“在一个细胞周期中 DNA只能复制一次”的重要机制之一。
五、Cdt1蛋白与前DNA复 制复合体组装
DNA复制及蛋白质合成过程
DNA复制及蛋白质合成过程DNA复制和蛋白质合成是生物体内两个重要的生物化学过程。
DNA复制是指DNA分子通过复制过程产生两个完全相同的复制体，而蛋白质合成则是指RNA分子通过翻译过程合成蛋白质。
这两个过程对于生物体维持遗传信息的稳定性和正常的生命活动都至关重要。
首先，我们来探讨DNA复制的过程。
DNA复制发生在细胞分裂的前期，确保每个新生细胞都具有与母细胞完全相同的遗传信息。
DNA复制是一个精确且有序的过程，它发生在细胞核内。
DNA复制的过程通常分为三个主要步骤：解旋、复制和连接。
首先，双链DNA中的两条链被酶分子解旋，并暴露出复制起点。
然后，在DNA链的起始位点上，RNA引物被合成并与DNA模板配对形成初级转录复合物。
然后，DNA聚合酶继续从RNA引物开始合成新的DNA链，这称为连续复制。
在另一条DNA链上，DNA聚合酶需要合成片段，然后由DNA 连接酶将片段连接在一起，这称为间断复制。
DNA复制的精确性得益于许多酶和蛋白质的协同作用。
DNA聚合酶是最重要的酶之一，它能将碱基按照互补配对的规则添加到新的DNA链上。
此外，蛋白质复制因子还起到辅助DNA聚合酶的作用，确保DNA复制的顺畅进行。
细胞还借助一种称为DNA修复酶的机制来修复复制过程中可能出现的错误。
接下来，让我们了解蛋白质合成的过程。
蛋白质合成发生在细胞质的核糖体内，是一种将RNA信息转化为蛋白质的过程，这个过程称为翻译。
翻译的过程可以分为三个主要步骤：起始、延伸和终止。
首先，RNA聚合酶将DNA信息转录为RNA分子，其中的信号序列指导RNA分子到达核糖体。
在核糖体上，起始复合物会将RNA分子与特定的起始tRNA结合起来。
然后，核糖体会将氨基酸根据RNA上的密码子进行配对，合成蛋白质的氨基酸序列，这称为延伸阶段。
最后，当核糖体达到RNA的终止密码子时，蛋白质合成停止。
蛋白质合成的过程中，多个辅助蛋白质和酶也参与其中。
例如，氨基酸连接酶将tRNA上的氨基酸与mRNA上的密码子配对，将氨基酸逐渐加到蛋白质链上。
《DNA复制》教学设计(部级优课)
泸科课标版高中第二册第六章遗传信息的传递和表达第2节DNA复制和蛋白质合成第一课时一、课标分析2003年《普通高中生物课程标准》中对“DNA复制”的要求是“概述DNA分子的复制”，在2017年《普通高中生物学课程标准》中则提出的是“概述DNA分子通过半保留方式复制”专门强调了复制方式，那么对于本节内容，学生对半保留复制方式的掌握则尤为重要。
那么首先应该让学生认同半保留复制方式，对DNA的复制方式进行探究。
在认同半保留复制方式的基础上，再来认识它是怎样进行复制的，则更利于学生建构知识。
二、教材分析“DNA复制和蛋白质合成”本节内容包括对DNA分子复制、遗传信息的转录和翻译、中心法则及其发展等内容，本节课作为该节内容的第一课时，主要学习DNA复制内容。
“DNA 复制”，是遗传的分子基础部分的重点内容之一，是继续学习遗传信息表达和遗传信息在生物学大分子间的流动（中心法则），以及遗传信息传递规律的必要基础。
学好这一课时，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识得理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质是非常重要的。
“DNA复制”又是后面变异部分的基础，学好这一课时，有利于学生对基因突变、基因重组、生物进化等内容的理解和掌握。
DNA半保留复制的实验证据虽是在“阅读与思考”栏目，但作为体验生物学实验思想和进行科学研究方法教育的良好载体，在教学中也不容忽略。
三、教学目标1．知识目标（1）记住DNA复制的概念。
（2）简述DNA复制的过程，并分析、归纳出DNA复制过程的特点。
（3）探讨DNA复制在遗传上的意义。
2．能力目标通过探究DNA复制的方式，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养科学的思维。
3．情感目标通过分组探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。
四、教学重难点1.教学重点DNA复制的条件、过程和特点。
2.教学难点DNA复制方式的探究，DNA复制的过程。
五、教学方法结合教材的特点和学生实际，本课时主要采用探究式、启发式教学法。
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提取培养20min 提取培养 后样品的DNA 后样品的 离心
提取培养40min 提取培养 后样品的DNA 后样品的 离心
/ 14N / 15N 15N / 15N 亲代 第一代 第二代
蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目 数目=1/3mRNA碱基数目 蛋白质中氨基酸数目 数目 碱基数目 =1/6DNA碱基数目。 碱基数目。 碱基数目
巩固练习： 巩固练习：
1、DNA分子上的某个基因片段含有1800对碱基，由它控 制合成的蛋白质分子最多含有的氨基酸数为 （ C ） A ．1800 B.900 C．RNA所特有的成分是 （ B ） A. 脱氧核糖和鸟嘌呤 B. 核糖和尿嘧啶 C. 脱氧核糖和胸腺嘧啶 D. 核糖和胸腺嘧啶 6、将一个被 15N标记的DNA分子放人到含 14N的培养液中培 养，让其连续复制2代，则子代DNA分子中含有15N标记的 DNA分子数是 ( B ) A ．0 B．2 C．4 D．6
四、中心法则极其发展
大肠杆菌在以15NH4Cl 为氮原的培养基中培养 若干代， 若干代，使大肠杆菌的 DNA被15N标记 被 标记
DNA分子的半保留复制 分子的半保留复制
转移到含14N培养 培养 基中继续生长 大肠杆菌每 20min分裂 次 分裂1次 分裂
提取培养的 样品DNA 样品 离心
14N 14N
是指以亲代DNA为模板，合成子代 为模板， 复制的概念：是指以亲代 ●复制的概念： 为模板 DNA的过程。 的过程。 的过程 复制的时间： ●复制的时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间 期。 1、模板: 两条母链 、模板
●必需条件
2、能量: ATP 、能量 3、原料: 游离的四种脱氧核苷酸 、原料 4、酶: 解旋酶、DNA聚合酶等 、 解旋酶、 聚合酶等
三、遗传信息的翻译 概念：游离在细胞质中的各种氨基酸， 概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 mRNA 为模板， 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 场所： 场所：核糖体 模板： 模板： mRNA 原料：20种游离的氨基酸 原料： 种游离的氨基酸 产物：蛋白质（或多肽链） 产物：蛋白质（或多肽链） 运载工具： tRNA 运载工具： 配对原则： 配对原则：A-U，U-A，C-G，G-C ， ， ，
第2节 DNA复制和蛋白质合成 节 复制和蛋白质合成
复旦实验中学 蒋文明
一、DNA复制 复制
结构特点： ● DNA结构特点： 结构特点 1、基本单位——脱氧核糖核苷酸 、基本单位 脱氧核糖核苷酸 2、分子组成——碱基（A、T 、C、G ） 、分子组成 碱基（ 、 碱基 、 五碳糖(脱氧核糖 五碳糖 脱氧核糖) 脱氧核糖 磷酸 3、空间结构——规则的双螺旋结构 、空间结构 规则的双螺旋结构
时间 场所 模板 原料 条件 产物 特点 碱基配对 意义
有丝分裂和减数第一次分 裂的间期 主要在细胞核 DNA的两条链 DNA的两条链 4种脱氧核苷酸 酶（DNA解旋酶、DNA DNA解旋酶、 解旋酶 聚合酶等）、 ）、ATP 聚合酶等）、ATP 个双链DNA 2 个双链DNA 半保留， 半保留，边解旋边 复制 A-T、T-A、C-G、G-C 使遗传信息从 亲代传给子代
分子的复制过程： ●DNA分子的复制过程： 分子的复制过程 1、解旋 2、以母链为模板进行碱基配对 3、形成两个新的分子DNA 形成两个新的分子DNA
●
复制的特点： 复制的特点： 边解旋边复制 半保留复制
●
DNA准确复制的原因及意义： 准确复制的原因及意义： 准确复制的原因及意义 原因： 原因： DNA分子独特的双螺旋结构，为复 分子独特的双螺旋结构， 分子独特的双螺旋结构 制提供了精确的模板， 制提供了精确的模板，通过碱基互补配 保证了复制能够准确地进行。 对，保证了复制能够准确地进行。 意义： 意义： DNA分子通过复制，将遗传信息从 分子通过复制， 分子通过复制 亲代传给子代， 亲代传给子代，从而保持了遗传信息的 连续性。 连续性。
密码子与反密码子 遗传密码： 分子内的碱基序列称为“ 遗传密码：mRNA分子内的碱基序列称为“遗传密码” 分子内的碱基序列称为 遗传密码” 密码子： 密码子： 概念： 概念： 特点： 特点：
mRNA上决定一个氨基酸的 个相邻碱基 上决定一个氨基酸的3个相邻碱基 上决定一个氨基酸的 一种氨基酸可以有多个密码子
多肽链
一个 mRNA 上结合 多个核糖体， 多个核糖体，顺次 合成 多条肽链 A-U、U-A、 C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
表达遗传信息，使生物表现出各种性状 表达遗传信息，
基因表达中相关数量计算
1、转录时，组成基因的两条链只有一条链能转 、转录时， 另一条链则不能转录。 录,另一条链则不能转录。因此，转录形成的 另一条链则不能转录 因此， RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目 。 分子中碱基数目是基因中碱基数目1/2。 分子中碱基数目是基因中碱基数目 2、翻译过程中，信使RNA中每 个碱基决定 、翻译过程中，信使 中每3个碱基决定 中每 一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中 一个氨基酸 所以经翻译合成的蛋白质分子中 的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的 。 碱基数目的1/3。 的氨基酸数目是信使 碱基数目的 综上可知： 综上可知：
二、遗传信息的转录
基因
决定
生物性状
（是遗传的） 是遗传的）
通过
血红蛋白 载体 酶 抗体
蛋白质来体现，如： 蛋白质来体现，
蛋白质合成： 蛋白质合成： 转录、 转录、翻译
概念：在细胞核中， 的一条链为模板合成RNA的 过程 概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成 的一条链为模板合成 的 场所：细胞核（主要） 场所：细胞核（主要） 模板： 的一条链（ 模板：DNA的一条链（有意链） 的一条链 有意链） 原料： 种游离的核糖核苷酸 原料： 4种游离的核糖核苷酸 产物：RNA（主要是 产物： （主要是mRNA) 配对原则： 配对原则：A-U，C-G，G-C，T-A ， ， ，
起始密码子： 种 起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸 、 ，
种类
普通密码子： 种 普通密码子： 59种，只编码氨基酸 终止密码子： 种 终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG, 、 、 不编码氨基酸， 不编码氨基酸，只是终止信号
反密码子： 反密码子： 概念： 概念： mRNA分子中密码子互补配对的 分子中密码子互补配对的tRNA上的 个碱基 上的3个碱基 与 分子中密码子互补配对的 上的 特点： 特点： 反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱 反密码子的三个碱基与相应的 模板链上对应的碱
基相同，只是 基相同，只是DNA 链上碱基T的位置在 链上碱基 的位置在 tRNA上为 上为U 上为
种类： 种类： 种，反密码子与 61种
61种决定氨基酸的 种决定氨基酸的 密码子对应
过程： 过程：
DNA分子的复制、转录、翻译的比较 分子的复制、转录、 分子的复制
复制 转录 个体生长发育的整个过程 主要在细胞核 DNA的一条链 DNA的一条链 4种核糖核苷酸 酶（RNA聚合酶等）、 RNA聚合酶等）、 聚合酶等 ATP 一个单链RNA（ 一个单链RNA（3种） RNA 边解旋边转录 细胞质的核糖体 mRNA 20种氨基酸 20种氨基酸 酶、ATP、tRNA ATP、 翻译
2、DNA分子结构中没有 A．鸟嘌呤（G） C．胸腺嘧啶（T）
（ D ） B．胞嘧啶（C） D．尿嘧啶（U）
3、在遗传信息的传递过程中，以DNA的一条链为模板合成信 使RNA的过程称为 （B ） A．逆转录 B．转录 C．复制 D．翻译
4、下列过程中，不出现碱基互补配对的是 A . DNA 分子的复制 B ．目的基因与运载体结合 C ．以 mRNA 为模板合成蛋白质 D . RNA 通过核孔转移到细胞质中