科学前沿 组装细胞教学设计和教学实录

《DNA的复制》教案

一．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）知道DNA复制在遗传上的意义。

2.能力目标

（1）通过介绍试验,引导学生分析、比较、推理、归纳,培养科学的思维。

（2）通过引导学生观察拉链和DNA复制的比较,鼓励学生大胆想象、猜测,培养学生自主探索、合作学习、分析问题、解决问题的能力。

3.情感目标

（1）通过分组探究活动,培养学生的协作意识和科学态度学情分析。

二．教学重难点

1.DNA的复制方式的发现虽然是选学内容,但是对学生学会科学的探究方法,启迪学生科学的思考有很大的帮助,有助于学生分析问题、解决问题能力的提高,所以把它作为探究的重点之一,但在知识层面上不作为重点。

2.DNA复制过程完成了遗传信息的传递功能;对DNA复制过程的研究,蕴含着科学研究的过程和方法教育;DNA复制的过程具有微观、动态、连续、抽象的特点。同时,由此延伸出对DNA复制过程各环节脱氧核苷酸链的变化情况的理解,学生在此过程需要运用抽象化的思维进行思考。因此,对DNA复制的过程的探讨既是本课时的教学重点,也是难点。

三．教学过程

【导入】利用问题及课件导入新课

1.

DNA分子的结构具有什么特点？

2.

根据DNA分子的结构特点，DNA分子作为遗传物质，是如何保持亲代和子代之间遗传信息的连续性的？

根据学生回答情况进行点拨、讲述以及设疑。

(一)对DNA分子复制的推测

1.全保留复制：新复制出的DNA分子直接形成，完全没有旧的部分；

2.半保留复制：以双链DNA的每一条链作为模板进行复制，因此形成的分子一半新，一半旧；（沃森和克里克) (二)DNA半保留复制的实验证据

1.要分析DNA是全保留还是半保留的,就要区分亲代与子代的DNA。1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记法和离心技术,设计了实验。

2.实验过程

实验设计思路：1958年Meselson和Stehl用含有15N的培养基培养大肠杆菌，经过多次细胞分裂，细菌细胞的DNA充分地被15N标记上。然后把这些细胞移入正常的含同位素14N的培养基中，然后，在不同时刻（复制不同代数后）收集细菌样本，从中提取DNA，再将提出的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。密度大的DNA在试管上方还是下方，密度小的呢？中等的呢？

请同学们思考用密度梯度离心之后试管中的DNA条带所在的位置。在老师启发引导下，学生根据刚才演绎结果，推导出可能的实验现象：如果是全保留复制，则离心后DNA条带应该只有两条；如果是半保留复制，则离心后DNA条带应该有三条，并画出条带的位置。从而证明了DNA的复制是半保留复制。

Ppt展示试验过程。

(三)DNA分子复制的过程 【讲授】对DNA分子复制方式的推测

引导学生阅读课文P52,沃森和克里克提出的著名的DNA双螺旋结构模型后,又发表了遗传物质自我复制的假说。进而总结出“半保留复制”的概念。

在复制过程中,原来双螺旋的两条链并没有被破坏,它们分成单独的链,每一条旧链作为模板再合成一条新链,这样在新合成的两个双螺旋分子中,一条链是旧的而另外一条链是新的,因此这种复制方式被称为半保留复制。

我们知道,当假说通过实践检验并被证明是正确的后,才能上升为科学理论。随着科学技术的发展,放射性同位素示踪技术被应用到DNA分子复制的研究中。下面我们来探讨一下DNA分子半保留复制的实验证据。

【活动】学生利用“假说演绎法”推测DNA复制的方式

学生阅读课文P53,结合图3-12,利用物理、化学知识体会科学家实验设计的方法、原理、步骤、结果、结论及它的巧妙之处。并根据“假说演绎法”的

推论过程,总结归纳出DNA复制的方式。

【活动】学生根据问题自主学习

①什么叫解旋?解旋的目的是什么? ②什么叫“子链”?复制一次能形成几条子链? ③简述“子链”形成的过程。

DNA复制后两个子代DNA分子和亲代DNA分子是否完全相同?为什么? 【讲授】教师简要介绍DNA复制的概念和过程

1.概念:指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。

2.时间:细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期

3.场所:细胞核(主要)、线粒体、叶绿体

4.条件：模板:两条母链

原料:四种脱氧核苷酸

能量(ATP) 酶:DNA解旋酶、DNA聚合酶等

5.过程: ①解旋提供准确模板:在ATP供能、解旋酶的作用下,DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂,两条螺旋的双链解开,这个过程叫做解旋。解开的两条单链叫母链(模板链)。

②合成互补子链:以上述解开的每一段母链为模板,以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,在有关酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。

③子、母链结合盘绕形成新DNA分子:在DNA聚合酶的作用下,随着解旋过程的进行,新合成的子链不断地延伸,同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构,从而各自形成一个新的DNA分子,这样,1DNA分子→2个完全相同的DNA分子。

6.特点:①DNA分子是边解旋边复制的;②是一种半保留式复制。(即在子代双链中,有一条是亲代原有的链,另一条(子链)则是新合成的。) 7.“准确”复制的原因: ①DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供模板;

②碱基具有互补配对的能力,能够使复制准确无误。

8.结果:一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子

9. 意义:DNA通过复制,使遗传信息从亲代传给了子代,从而保证了物种的相对稳定性,保持了遗传信息的连续性,使种族得以延续。