八、教学过程

师：上节课我们学习了 DNA 的化学组成和空间结构，现在我们先来回忆一下。我先在黑板上画出 DNA 分子中一条链中的一部分脱氧核苷酸的序列， [边讲边画如图 9]请一位同学上来画出另一条链中与它相应部分的脱氧核苷酸序列，并表示由它们组成的 DNA 片段。

图 9

[学生上黑板绘图时，教师展示 DNA 分子结构挂图] [学生画成图 10]

师：他画得对吗？ 生（齐）：对。

师：现在我们再请一位同学对着 DNA 分子结构挂图讲讲 DNA 的分子结构。

生：DNA 分子是由许多个四种脱氧核苷酸聚合成两条多核苷酸长链，并围绕共同的中心轴形成的规则的双螺旋结构。

师：对。具有像图中那样规则的双螺旋结构的 DNA 分子有什么功能呢？这就是我们今天要学习的内容。

[板书：DNA 的复制]

师：首先，我们要知道什么叫复制。[板书：1.复制的概念]

师：DNA 复制是一种重要的生命活动。它是指以亲代 DNA 分子为模板，合成出子代 DNA 分子的过程。那么，DNA 分子为什么能自我复制，由一个 DNA 分子形成两个 DNA 分子呢？这就必须从 DNA 分子本身去探讨。

[板书：2.复制的分子基础]

师：据研究，第一，由于 DNA 分子具有独特的双螺旋结构，碱基序列相对稳定，能够为复制提供精确的模板。同学们，想想看，为什么 DNA 分子中的碱基序列会相对稳定呢？

生：与 DNA 分子中两类碱基有互补配对能力有关。

师：对。正因为 DNA 分子中的两类碱基有互补配对能力，所以，一般情况下可以确保复制能准确地完成。这就是 DNA 分子能够自我复制的第二个原因，请同学们把书中第 142 页倒数第 4 至 9 行看一看，做好记号。

师：那么，单有 DNA 是不是就能复制呢？还不行。还必须有其他的条件，下面我们就来了解复制所必须的基本条件。

[板书：3.复制的基本条件] 师：第一个条件是模板。 [板书：（1）模板]

师：即 DNA 分子原来的两条母链。但是 DNA 分子中的两条长链是靠氢键连结的。此键不断，模板就不会出现，而氢键的断裂，据研究与酶的作用有关。所以，第二个必须条件是酶。

[板书：（2）酶]

师：使氢键断裂的酶统称解旋酶。意思是由于它的作用，碱基对之间的氢键断裂，双螺旋就可以解开了。据研究，形成新链时，还需要其他酶参加，如聚合酶，连接酶。

[在副板书位置写聚合酶，连接酶]

师：但是有了模板和酶还不行，复制还需要原料。[板书：（3）原料]

师：这原料就是 DNA 的基本组成单位。构成 DNA 的基本单位是什么呢？

生（齐）：四种脱氧核苷酸。师：对。是哪四种脱氧核苷酸？

生：腺嘌呤脱氧核苷酸；鸟嘌呤脱氧核苷酸；胞嘧啶脱氧核苷酸；胸腺嘧啶脱氧核苷酸。

师：对。我们再想想，既然复制是一种重要的生命活动，就必须消耗能量，所以第四个必须的条件是能量。

[板书：（4）能量]

师：能量是由什么物质提供？

生：由 ATP 水解成 ADP 的过程提供。因为这个过程中会放出能量。

师：他讲得很好。根据研究，还需要一些其他条件，这里就不一一补充介绍了。DNA 复制的条件具备了，它又是怎样复制的呢？这就是我们今天要学习了解的另一个重要内容。

[板书：4.复制的过程]

[展示 DNA 分子复制挂图]

师：请同学们先看看挂图，然后看投影片。在解旋酶的作用下，DNA 分子中连接碱基的氢键一一断裂，双螺旋解开。

[板书：（1）解旋]

师：两条母链上的碱基分开。[演示解旋的动片]这样就为复制提供了精确的模板，同时又为复制提供了必要的空间条件。与解旋同时，以解旋部分的每条单链（即母链）为模板，以核液中游离的四种脱氧核苷酸为原料，在

酶的作用下，按碱基互补配对原则。[板书：（2）碱基互补配对]

师：通过氢键联结形成碱基对。这些参与配对的，原来是游离的脱氧核苷酸之间，通过酶的作用，彼此连接而成子链。

[边讲边演示子链形成的动片]

师：最后是子代 DNA 分子的形成。[板书：（3）子代 DNA 的形成]

师：每条子链再与作为模板的母链互相盘绕成规则的双螺旋结构。通过这样的过程形成的DNA 分子的碱基排列顺序是完全相同的，而且与原来的DNA 分子一模一样。

师：复制过程讲完了。现在我们一起来再对照挂图和书中第 50 图看看、想想。这样的复制过程有什么特点呢？

[板书：5.复制的特点]

师：新合成的 DNA 分子中有无原来的脱氧核苷酸链？如果有的话，有几条？

生：有。每个新合成的 DNA 分子中有一条原来的母链。

师：对。新合成的 DNA 分子中有一条原来的链，也有一条新的链。这种复制方式叫半保留复制，是复制的一个特点。

[板书：（1）半保留复制]

师：我们再看看图上方的长链有没有解开？生：没有。

师：对。下面呢？

生：不仅解开，而且还形成了新的 DNA 分子。

师：对。不仅解开，而且还通过碱基互补配对，最后复制出新的 DNA 分子。这样看来，复制还有什么特点呢？

生：边解旋边复制。

师：对。[板书：（2）边解旋边复制][稍停]为了加深对 DNA 分子复制过程的理解，请同学们思考这样的两个问题：

[放投影片，覆盖第 2 题：

一个 DNA 分子在连续 4 次的复制过程中，每次有几个 DNA 分子含有最初那个 DNA 分子中的长链？原因是什么？]

生：2 个。因为 DNA 分子复制的特点之一是半保留复制。

师：对。

[在投影片上覆盖第 1 题，展示第 2 题：

复制过程中，每一条链上的鸟嘌呤碱基与周围环境中的什么配对？原因是什么？]

生：胞嘧啶。原因是复制过程严格遵循碱基互补配对原则的。师：有无不同看法？

生：不是胞嘧啶，而应该是胞嘧啶脱氧核苷酸。

师：对。同学们在这方面有一点必须明确：有时我们在 DNA 分子中写出碱基符号，不等于说 DNA 分子是由碱基聚合起来的。以 DNA 解开后的两条母链作为模板链配对形成的互补的两条子链都是由四种脱氧核苷酸聚合而成的。

师：关于复制的过程是我们今天学习中要着重了解的内容。现在我们再

回忆一下以前学过的内容。复制这种重要的生理活动发生在哪里呢？ [板书：6.复制的部位]

生：在细胞核内。

师：应该说主要是在细胞核内。因为 DNA 主要在细胞核内。至于复制的时间，

[板书：7.复制的时间]

师：以前我们也学过了。就有丝分裂讲在什么时候？生：细胞周期的间期。

师：减数分裂呢？

生：减数第一次分裂前的间期。

师：对。最后我们来考虑一下复制的重大意义。[板书：8.复制的意义]

师：DNA 是主要的遗传物质。亲代通过生殖细胞的受精就把遗传物质传递给子代，子代就会表现出与亲代相似的性状，也就是出现遗传现象。如果在复制过程中，由于各种不同的原因，哪怕只要出现个别碱基发生差错，也就会使新产生的 DNA 分子与原 DNA 分子不同，就会引起性状的变化，出现变异，而且会遗传下去。这种变异可能对生物有利，也可能出现致命的伤害。所以，复制可使生物出现遗传和变异现象。

[板书：（1）使生物出现遗传和变异现象]

师：另外，对于人类来讲，我们研究 DNA 的复制就可以深入地了解遗传和变异现象，从分子水平上解释它们，这是理论上的意义。实践上，我们就可通过复制去控制、利用、改造生物。

[板书：（2）有利于人们了解生物的遗传和变异，利用和改造生物]

师：因此，现在世界各国都十分关注 DNA 的研究。我国也有不少突出的成就。如上海的洪国藩教授对 DNA 结构的研究，北京的白春礼教授还发现了DNA 的另一种结构，在世界上影响都较大。由于 DNA 的结构和功能的研究历史相对较短，今后还会不断地有新的发现。希望同学们在中学阶段学好有关的基础知识，今后也参与这方面的研究，更好地掌握有关遗传物质的奥秘，为人类作出贡献！