DNA分子的复制第二课时 公开课

《DNA分子的复制》教学设计

西北大学附属中学 王朝

课题：第3节

DNA分子的复制

一、全面分析

1.教材分析：《DNA分子的复制》是第三章基因的的本质的第三节内容，前面已经学习过DNA分子的结构、DNA是主要的遗传物质等知识，为学习复制打下了基础，。本节课的学习也为后面学习奠定基础，起到了承前启后的作用。本节课的内容有以下几点：DNA的复制方式，DNA的复制过程。

2.学情分析：学生在学习本节知识前已经学习了相关的基础，比如：核酸、DNA的分子结构等。而且也迫切想知道DNA分子是如何复制的？假说-演绎法的学习又给了他们一个方法基础。

二、教学目标：

1.知识目标：概述DNA分子的复制

2.能力目标：

（1）掌握DNA的复制过程。

（2）概述DNA复制的生物学意义。

3.情感态度价值观：

通过实验分析DNA分子的复制方式，再次领略假说-演绎法的精髓，认同科学发展的规律。

三、教学重点和难点：

重点：DNA分子复制的条件、过程和特点

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难点：DNA分子复制的过程

四、教学策略和方法：

由于本课时内容具有较高的抽象性，学生们会感到困难，因此在教学中，教师除了引导学生自主、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。利用实物模型来模拟DNA的复制过程。

教学方法：讲授法，讨论法，演示法

五、教学用具：多媒体课件、影视资料。

六、课时计划：

1课时。

七、板书设计：

第3节

DNA的复制

一、

对DNA复制的推测

半保留复制或全保留复制

二、

半保留复制的实验证据

同位素标记法，密度梯度离心法证明为半保留复制

三、DNA的复制过程

1、概念：

2、时间：细胞分裂间期

3、场所：主要在细胞核

4、条件：模板、酶、原料、能量等

5、过程：①边解旋，边复制

②碱基配对，形成子链

③子链与母链结合，构成新的DNA分子

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6、特点：①边解旋，边复制

②半保留复制

7、意义：

八、教学过程设计：

【导入设计】

陈强、陈佩斯父子为什么这么像？为什么亲子代如此相似？DNA分子是怎样进行复制的呢？

【教学过程】

教师活动1：DNA的双螺旋结构是怎样的？请同学们回忆。

学生活动1：回忆DNA分子的结构，主链和碱基对的特点。两条链反向平行，五碳糖和磷酸交替排列构成骨架，在内部碱基互补配对，A对T，G对C。

设计意图：回忆有关DNA 结构，提出新的问题，DNA如何复制？

教师活动2：请大家思考，一个DNA分子复制会产生两个DNA分子，有几条DNA单链？有4条DNA单链。这4条单链的关系如何？两两互补。其中有几条是亲代的？几条是新产生的？各有两条。请你画出这2个DNA分子可能的情况。

学生活动2：根据4条单链两两互补，可以画出2个DNA分子，其中一种情况新新单链构成一个DNA和旧旧单链构成一个DNA，另一第

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种情况是2个DNA全部都是由新旧单链构成的。我们的这两种猜测被称之为全保留复制和半保留复制，到底DNA复制是哪种方式呢？我们需要实验验证。

设计意图：展开思维，推理想象，进行假设。

我的猜测亲代DNA复制一次子代DNA复制一次全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的

教师活动3：现在有一些实验材料，我们一起来设计实验证明DNA分子复制的方式。用15N标记的大肠杆菌，含14N的14NH4Cl培养液，离心机等。如何让DNA分子复制一次？复制后的DNA分子如何区分开？请大家推测根据不同的复制方式，离心以后的结果是什么？

学生活动3：实验中可以用不同的同位素进行标记母链和子链，用14N和15N分别标记子链和母链，由于15N比14N的质量大，最后通过高速离心使得不同的DNA彼此分离。14N/14N-DNA质量最小，位于试管最上面（轻带），15N/15N-DNA质量最大，位于试管最下面（重带），14N/15N-DNA质量居中，位于试管最中间（中带）。

如果为半保留复制，则子一代DNA全为中带，子二代DNA有一半为中带一半为轻带。

如果为全保留复制，则子一代DNA一半为重带一半为轻带，子二代DNA有一半为重带一半为轻带。

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设计意图：根据假设猜测设计实验，预测实验结果。

推理演绎半保留复制亲代子一代全保留复制14N/14N—DNAN/14N—DNAN/15N—DNA轻带中带重带15子二代15亲代15N/15N-重型DNA(全部)子一代子二代15N/14N-中型DNA(全部)15N/14N-中型DNA(2/4)14N/14N-轻型DNA(2/4)半保留复制全保留子一代复制子二代亲代15N/15N-重型DNA(全部)15N/15N-重型DNA(1/2)14N/14N-轻型DNA(1/2)15N/15N-重型DNA(1/4)14N/14N-轻型DNA(3/4)

知识链接：

1957年，美国科学家米西尔森和斯塔尔用同位素15N标记DNA，15N会导致DNA分子密度显著增加，使15N—DNA、14N—DNA以及15N14N—DNA的密度不同，通过CsCl密度梯度离心技术将上述不同的DNA分子分离开来。

以60 000 rpm的离心速度离心2 d，使离心管内的CsCl溶液形成自上而下逐渐变大的密度梯度。离心后，不同密度的DNA分子就停留在与其密度相同的CsCl溶液处。

1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料。用15N标记亲代DNA，用14N标记子代DNA进行了实验。使得DNA复制了两次，离心结果如图所示。

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实验结果亲代子一代子二代轻中重14N/14N15N/14N15N/15N全重全中11轻中22科学家做的大肠杆菌培养实验结果

实验结果支持了“半保留复制”的方式。

教师活动4：请大家根据半保留复制的方式，推测实验进行到第五代时，在试管中离心后是如何的结果？

学生活动4：根据DNA的复制可知，第五代共有32个DNA分子，14其中14N/15N-DNA有2个，N/14N-DNA有30个。所以，中带占1/16，轻带占15/16。

总结探究DNA复制的过程的方法：假说-演绎法。

设计意图：根据已知原理进行推理，检测是否掌握半保留复制的复制方式。

教师活动5：DNA复制的过程如何呢？我们一起来探究，请看资料：

步骤1：1956年，美国生物化学家康贝格在试管中，将大肠杆菌中提取出的解旋酶、DNA聚合酶等酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。

结果：不能合成DNA分子

步骤2：康贝格在上述试管中加入了少量DNA分子作为引子,并加入ATP，培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中DNA的含量。

结果：试管中的DNA的含量增加。

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由此可以推测:DNA的复制至少需要哪些条件?

学生活动5：

设计意图：根据资料，进行总结描述。

教师活动6：先讲解DNA复制的过程，再观看复制动画。

①解旋：DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下把两条螺旋的双链解开。

②合成：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。

③复旋：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。

学生活动6：观看DNA复制的动画，总结DNA的复制场所：主要是细胞核，DNA复制时期：分裂间期，DNA复制的特点：边解旋边复制、多起点复制。DNA复制原则：碱基互补配对原则。

设计意图：根据资料总结描述DNA的复制过程，复制特点等，培养学生总结问题的能力。

教师活动7：准备拉链，同桌两人之间协作，模拟DNA分子的复制过程。

学生活动7：用拉链模拟DNA分子复制的过程，并讨论模拟实验的优缺点。

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设计意图：进一步深化理解半保留复制。

学生活动：模拟DNA分子复制的过程1.老师制作的DNA复制过程的模型有什么优点和不足？2.你有什么好的改进方法？

【课堂小结】

本节课我们探究了有关DNA 复制方面的问题，知道了DNA FU复制的方式、过程、特点等。更让我们感受到了生命的魅力，DNA 相关的其他谜底，我们将于后面逐渐揭开！

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