DNA分子的复制优质课一等奖教案

第三节 DNA的复制

马学璇

一、核心素养

1.生命观念：通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展

2.科学思维：利用科学史经典实验，加强学生运用假说演绎法探究问题，培养进一步培养学生的实验分析能力和逻辑推理能力

3.科学探究：通过DNA复制方式的探究，培养学生严谨的科学态度，使学生体会科学研究的魅力。

4.社会责任：关注儿童失踪问题，学会保护自己，关爱他人。

二、教学重点、难点

教学重点：DNA复制的条件、过程及特点

教学难点：DNA半保留复制实验的探究

三、教学方法 新授课；观察法、分析法、谈话法和讨论法

四、课时安排：1.5课时。

五、教具：多媒体课件授课 不同颜色的小棒，DNA模型

六、教学过程：

1.温故知新：（1）DNA分子是由 条 长链盘旋而成的 结构。

（2） 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 在内侧。 (3)两条链上的碱基通过 连接起来， A与T、G与C形成碱基对，遵循 。 2.导入新课：

[讲授]

首先请大家来看这一张图片（幻灯）

[提问] 通过观察图片后发现爷俩都长得一样，这传奇是通过什么物质来实现的？

[回答] 遗传物质---DNA。

[讲授] DNA作为遗传物质，怎样将蕴藏在双螺旋结构中的遗传信息传递给

子代DNA呢？也就是说，DNA分子如何自我复制。

让我们一起来学习这神奇的东西。第3节 DNA分子的复制

[板书] 第三节 DNA的复制

（2）讲授新课

[提问] 什么叫DNA的复制? P54 [板书] 一、DNA的复制概念

[讲授] 作为主要的遗传物质DNA分子不仅能够储存大量的遗传信息，还能传递遗传信息，遗传信息的传递就是通过DNA分子的复制来完成的，那DNA是怎样复制的呢？让我们带着问题进入今天的学习。

首先我们要考虑DNA是怎么进行复制的呢？我们来探究DNA复制的方式（幻灯）

[板书] 二、探究DNA复制的方式

（一）提出问题： DNA是怎么进行复制的？

[讲授] 想一想我们现实生活中也有这样的事件？一份变成两份一样的！（复印件）对了，我们复印文件时，是不是得需要一份原件作为模板，复印出一份复印件，且一模一样。同样双螺旋的DNA分子是如何从1份DNA分子复制成2份DNA分子呢?我们分小组来谈论：（幻灯片）根据你对DNA结构的了解，尝试对DNA复制进行大胆的推测,并且对亲代DNA链、复制得到的子一代DNA链和子二代DNA链的组成进行分析

温馨提示：用一种颜色代表亲代DNA双链，另一种颜色代表新合成的子链

（1）用小棒进行推测复制结果（2）小组成员都进行记录结果

（3）讨论结束后推一位代表汇报结果

【小组汇报】

[讲授] 1.半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。

一

2.

全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。

[提问]DNA分子复制是半保留复制还是全保留复制？我们做出的假说是：？

[回答]全保留/半保留

板书（二）提出假说：DNA是半（全）保留复制

做出何种假说都是可以的。关键的问题是，我们怎样基于我们的假说进行演绎推理？

[讲授]其实这个问题也不难。请看图片。半保留复制与全保留复制有区别没有？

[回答]：有区别。

[提问]有什么样的区别? [回答]：子代DNA分子链的颜色不一样？

[讲授]对。这个链的颜色不一样，其实就是子代DNA分子链的组成不一样。如果我们在演绎的过程中，能体现出二者的区别，也就是体现子代DNA分子链的组成不一样就可以解决问题了。

所以，这也就是我们演绎的核心之所在。一定要体现二者的区别。

板书：（三）演绎推理：

[提问]刚才有同学说的颜色不一样，确实是一种区别。但是现实中，DNA分子复制中链有颜色没有？

[回答]：没有。

[提问]对。没有，我们用不同的颜色表示是希望你能理解什么是母链，什么是子链。我们不能给DNA分子的链涂上颜色，那怎么办呢？

[回答]：链涂不上颜色但是可以做标记。

[提问]哦？怎么做标记呢？

[回答]：用同位素示踪法。

[提问]DNA分子有哪些元素？用何种同位素示踪法呢？

[回答]：DNA：C、H、O、N、P。标记P元素。

[讲授]同学们说标记P元素。是受我们上次学习的赫尔希与蔡司的噬菌体侵染大肠杆菌实验的影响。因为标记DNA就一定要标记P元素。其实不然，上次用32P标记DNA是为了区别标记的到底是蛋白质还是DNA，而这次却不一样。我们只标记DNA一种物质，所以标记上述元素中的任意一种都可以。我们不妨用15N去标记亲代DNA分子中的双链吧。

若亲代DNA分子母链被15N标记，新合成的子链用14N标记。则半保留与全保留复制的区别是不是出来了？

[回答]：是。

[提问]可是这种区别，可以直接观察到吗？

[回答]：可以。观察放射性。

[讲授]之前的学习，给同学们一种错觉，以为只要是同位素就会有放射性。其实不尽然也。同学为分2种，有稳定性同位素和放射性同位素。14N、15N都是稳定性同位素，没有反射性。

[提问]放射性的路子走不通，同学们再请想想，14N、15N还有没有其他不同的理化性质呢？

[回答]：15N比14N重。

[讲授]对，15N多了一个中子，确实比14N多一个相对分子质量。我们能不能借助这种区别来体现全保留和半保留复制的区别呢。

[回答]：可以。

[讲授]确实可以。我们来看这三种DNA分子。15N/15N、15N/14N、14N/14N.三者相对分子质量的排序是？

[回答]：15N/15N、>15N/14N、>14N/14N [小组讨论]如果亲代DNA是15N作标记的，放在14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？其质量如

何（用重、中、轻表示）？占每代DNA总数的比例又是多少呢？（幻灯片）

[回答]小组长代表回答

[提问]要验证上述预测,就要分别观察亲代和子代的情况,但实验中,复制后的DNA分子通常是随机混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？

[回答]：可以通过密度梯度离心使其发生分层

[讲授]对，15N/15N最重，出现在离心管的底部，称为重带；15N/14N次之，出现在离心管的中间位置，称为中带；14N/14N出现在离心管上部，称为轻带。这样一来，我们就能正确区分子代DNA分子链的组成。刚才这些都只是我们的一番演绎和推理。最后还需要实验来验证。

板书：（四）实验验证

[讲授]也确实有那么两位科学家做了一个巧妙的实验来验证了DNA的复制方式。

科学家用含15N的物质为唯一氮源培养大肠杆菌，这样做是为了？

[回答]：标记大肠杆菌的DNA为15N。

[讲授]然后将大肠杆菌的DNA提取出来，离心，结果在离心管底部出现带纹，与我们的演绎一致。

再然后将大肠杆菌转移到14N的环境中，细胞分裂一次。提取DNA，离心，出现中带。与半保留复制的演绎一致。

再分裂一次，提取DNA，离心，出现轻带和中带。还是与半保留复制的演绎一致。

由此可知，DNA复制的方式为半保留复制。

板书：（五）得出结论：DNA复制的方式为半保留复制。

小结：

假（1）DNA是如何进行复制的？ 提出问题

说（2）DNA复制是半（全）保留复制 作出假说

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（3）根据假说演绎复制后子代DNA可能的情况 演绎推理

演绎（4）设计实验进行验证 实验验证 法5）DNA复制方式是半保留复制 得出结论

练习：以含有31P标志的大肠杆菌放入32P的培养液中，培养2代。离心结果如下图：

⑴、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0 、G1 、G2 。

⑵、G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是 。

⑶、图中

①

、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是： ， 。

⑷、上述实验结果证明了DNA的复制方式是 。

七、板书设计：

第三节 DNA的复制

一、DNA复制的概念

二、探究DNA复制的方式

1.提出问题

2.作出假说

3.演绎推理

4.实验验证

5.得出结论