DNA分子的复制教学设计第一课时

《遗传信息的传递——DNA的复制》的教学设计

一、教学分析

（一）教材分析

1．在教材中的地位和作用

本节课是人教版高中生物必修二第3章第3节的内容。DNA分子复制是遗传学的基本理论，本节课在联系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。通过这节课的学习，可以加深学生对有丝分裂、减数分裂等知识的理解，进一步体会基因位于染色体让，对于学生深刻认识遗传规律是具有重要作用，同时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、基因重组等内容的理解和掌握。

2．教学内容的调整：

以前在这节课的教学中，只是按照课本对1958年Meselson以大肠杆菌为实验材料的实验前半部分进行探究，结果发现高考中出现该实验后半部分的实验设计思想，同时发现学生很难将DNA的复制与真核细胞分裂这两个微观、动态过程进行有效整合，结果导致高考失分，因此在此次教学设计中，增加了1958年Meselson以大肠杆菌为实验材料的实验的后半部分，以及1958年Herbert Taylar以蚕豆根尖细胞为实验材料的实验。

对这节课内容进行合理的拓展和延伸，在教学中将基础知识与经典实验有机的结合起来，不仅不会增加学生的学习负担，而且由于完成了对DNA的双螺旋结构、DNA的复制与细胞分裂过程中染色体的行为等知识的有效整合，回归到生命活动的真实状态，防止教学时人为地割裂，学生更易理解，同时由于反复使用假说演绎法探究问题，可以很好地对学生进行科学方法的训练和科学思维方式的培养，学生实验分析能力和逻辑推理能力得以很好提升。

（二）学情分析

1．知识水平：学生已具有了有丝分裂、减数分裂、DNA双螺旋结构等基本知识，也已经知道密度梯度离心和同位素示踪等实验方法。

2．能力水平：学生已经初步学会运用假说演绎法探究问题，具有一定的实验分析能力和逻辑推理能力。

3．心理水平：

兴趣是做好的老师，对于高二学生来说，严密的逻辑推理和分析问题所带来的愉悦是一种高层次的精神体验，教学时，可以通过创设问题情境，通过环环相扣的问题提出和解决，建立起一个自然流畅、逻辑清晰的教学过程，提高学生的学习兴趣，从而达到知识、能力、情感三维教学目标的实现。

（三）教学目标

1.知识目标：

（1）概述DNA分子的复制过程，并分析、归纳出DNA复制过程的特点。

（2）知道DNA复制在遗传上的意义。

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

3.情感目标：通过DNA复制的方式探究，培养学生严谨的科学态度,使学生体会科学研究的魅力。

（四）教学的重点和难点：

1.教学重点：DNA的复制的条件、过程和特点。

2.教学难点：DNA半保留复制的实验探究

1

（五）课前准备

学案、DNA复制动画、PPT课件、学生准备红笔和黒笔

（六）课时分配：1.5课时

二.教学过程

教学

环节

导入

教师活动

提问：

1．上节课学习了DNA的双螺旋结构，DNA分子中碱基对的排列代表什么？

2．在学习有丝分裂和减数分裂时，我们曾提到DNA要经历什么过程，才能将遗传信息从亲代传递给子代？

3．你认为DNA的复制是什么意思？

提出问题：

本节课我们来探讨一下DNA是如何进行复制的

引导：

1．猜想亲代DNA分子怎样复制

？在形成子代DNA的过程中，亲代DNA的两条链哪去了？

2．对学生的回答进行补充，并出示当时科学家提出来关于DNA复制方式的三种模型

过渡：

到底DNA的复制哪种是方式呢？

如何来证明哪个假说是正确的？

引导：

1．我们可以用什么方法跟踪亲代DNA的去向？

2．组成DNA的元素有哪些？如何得到被同位素标记的DNA？

3．同位素之间有哪些差异？ 在学生回答的基础上说明：

2 学生活动

回答：遗传信息

回答：复制

回答：由一个DNA形成二个形同的DNA

推测：

DNA分子复制方式

回答

同位素示踪

回答

分别用含C、H、O、N、P的同位素的培养基培养需要标记的细胞

回答：相对分子质量设计

意图

通过引导，提出本节课研究主题

探究DNA的复制方式

假设

实验

验证

鼓励学生大胆想象、猜测，激发学生自主探索的欲望

提出探究问题

1958年Meselson以

大肠杆菌为实验材料的实验

不同和有无放射性

的复制方式）

（2）相对分子质量不同（确定了原核生

物DNA的复制方式）

4. 如何根据相对分子质量不同将15N标

记的双链DNA 和14N标记的双链DNA 回答：离心

如何分开？

分析：15N标记DNA 出示离心结果图

和14N标记DNA离心

结果

5. 如果DNA的一条链含15N，另一条链

含14N，离心后，应处于何种位置？

判断：离心结果

出示离心结果图

6．每条链上既有15N又有14N，离心后，

应处于何种位置？

判断：离心结果

出示：1958年Meselson大肠杆菌的实验

过程说明图

提问：你认为三种假设子一代的离心结果

各是什么样？

预期：三种假说子一

代离心结果

出示：子一代实验结果图片

比较实验结果和预期

结果，得出相关结论：（1）有无放射性（确定了真核生物DNA3

引导学生明白密度梯度离心的实验方法，为下面探究推理做准备

运用假说演绎法揭示原核生物DNA复制方式是半保留复制

培养学生比

1958年Herbert Taylar以蚕豆根尖细胞为实验材料的实验

引导：

实验结果说明DNA的复制方式不是全保留复制；DNA的复制方式可能是半保留复制或弥散复制

提问：你认为如果是半保留复制或弥散复制子二代离心结果是什么样？

出示：子二代实验结果图

DNA的复制方式不是较、分全保留复制

析、逻

辑推理画出子二代的DNA的能图示

力，

预期半保留复制或弥培养严散复制子二代离心结谨的科果

学态度

提问：

比较实验结果和预期拓展思1．如果实验继续进行，让大肠杆菌在14N结果，得出结论：DNA维，培培养基上再繁殖一代，提取DNA进行梯的复制方式是半保留养比度离心，管内有几条带？位置是？比例如复制，不是弥散复制。

较、分

何？

析、逻

2．如果繁殖n代呢？

辑推小结：

完成学案并回答

理、概1、复制n次以后DNA分子的总数为2n

括的能个。

力

2、复制n次以后，含有母链的DNA分子

占总数的

2/2n

提问：

说出半保留复制和弥

1、Meselson为了进一步验证DNA的半保散复制子一代变性结

留复制的真实性，又把子一代的14N‖果，预期离心结果

15N杂种链经变性（使两条链分离成单链）比较实验结果和预期

分开，然后再将变性前后的双链和单链分结果，得出结论：进

别进行离心。同学们想一想，实验结果应一步证明DNA的复

该如何？请预期并进行合理解释。

制方式是半保留复制

出示实验结果

回答：不能

2、若没有前期试验，只将子一代双链DNA分析、回答：将变性

变性后再离心，其结果能不能判断DNA前后的双链和单链分

的复制方式？

别进行离心

引导：如何才能判断？

过渡：

引导提大肠杆菌是原核生物，通过实验分析

出问题

4

我们了解了原核生物DNA的复制方式是半保留复制，真核生物DNA是何种复试方式的呢？

介绍实验过程：

1958年Herbert Taylar将蚕豆根尖细胞在含3H标记的脱氧核苷酸的培养基中培养，让细胞进行有丝分裂，完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续培养，通过放射自显影技术观察有丝分裂中期染色体的放射性，探究真核生物的DNA复制方式。

出示下图：

提问：

1、每条染色体上的DNA形态？

出示下图

2、第一个细胞周期的中期染色体形态？

出示下图

3、由一个DNA复制好的两个DNA 在染色体上所处的结构？

4、假设DNA是半保留复制，第一个细胞周期的中期，每个染色体的两条色单体中有几条被标记？

（规定：用红色笔画出含放射性物质的结构）

回答：

细胞中的每个染色体上有一个双链DNA分子

回答：

经过复制后一个染色体有2条姐妹染色单体

明确：复制好的两个DNA总是分别在姐妹染色单体上

学案上画出第一个细胞周期的中期每条染色体上的DNA

回答：每个染色体的两条色单体都被标记

通过学生将DNA的双螺旋结构、DNA的复制与细胞分裂过程中的图形结合，从而将DNA的复制与细胞分裂这两个微观、动态过程进行有效整合，回归生命活动的真实状态，防止人为地割裂。培养了学生的抽象思维

5

介绍：放射自显影技术

出示：第一个细胞周期的中期放射自显影结果

预期试验结果

分析回答：每个染色体有一条色单体被标记

引导：

1、该结果是否能说明DNA一定进行半保留复制？为什么？是否可能是全保留复制或弥散复制？

2、假设是全保留复制，第一个细胞周期的中期，每个染色体的两条色单体中有几条被标记？预测放射自显影结果

3、实验结果与预期结果不一致，能得出什么结论？

4、假设是弥散复制，第一个细胞周期的中期，每个染色体的两条色单体中有几条被标记？预测放射自显影结果

6

预期试验结果

回答：DNA的复制方式不是全保留复制

回答：每个染色体的两条色单体都被标记

预期试验结果

能力。

通过图文转化，

培养学生的动手能力

运用假说演绎法揭示真核生物DNA复制方式也是半保留复制

培养学生比较、分析、逻辑推理的能力，

培养严谨的科

5、假设是半保留复制到第二个细胞周期的中期，每个染色体中有几条染色单体被标记？预测放射自显影结果。

（提示：第一个细胞周期后培养基中不再有放射性物质）

6、假设是弥散复制到第二个细胞周期的中期，每个染色体中有几条染色单体被标记？预测放射自显影结果。

出示第二个细胞周期的中期放射自显影

7

【比较】实验结果和预期结果，得出相关结论：DNA的复制方式不是全保留复制；DNA的复制方式可能是半保留复制或弥散复制

学案上画出第二个细胞周期的中期每条染色体上的DNA 学态度

回答：每个染色体有一条色单体被标记

预期试验结果

分析回答：每个染色体的两条色单体都被标记

预期试验结果

结果图

提问：该结果能说明什么问题？

出示下图

说明：如果将第一个细胞周期和第二个细胞周的预测结果同时与实验结果比较，只有假设半保留复制的预期结果与实验结果相同，说明DNA的复制方式是半保留复制

小结：通过前边的实验科学家发现无论是原核生物还是真核生物DNA的复制方式都是半保留复制

比较实验结果和预期结果，得出结论：DNA的复制方式是半保留复制，不是弥散复制

8

DNA复制的过程

1、时间

2、场所

3、过程

提问：DNA什么时间复制的？

提问：DNA复制的主要场所在哪? 分步放映DNA复制过程动画

说明：

1、DNA双链打开叫解旋

2、解旋需要解旋酶

提问：解旋破坏了什么化学键？

说明：解旋需要能量（ATP）

提问：合成子连的过程需要何种物质做原料？

说明：

1、合成子连的过程需要DNA聚合酶

2、边解旋边复制

3、复制的方向

提问：DNA复制时如何保证子代DNA与亲代DNA相同？

引导

模板：解开的每一条母链

DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板

原则：碱基互补配对

碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行

提问：你认为亲子代性状相似的原因是什么？

明确DNA复制的意义

DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了遗传信息的连续性

出示表格

回答：有丝分裂和减数第一次分裂的间期

回答：细胞核

观看：DNA双链打开

回答：氢键

回答：脱氧核苷酸

观看：合成子连的过程

思考回答

模板

碱基互补配对

促进对DNA复制的全过程的理解

领会DNA分子独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力与复制的密切关系

引导说出DNA复制的意义

落实基础

DNA复制的意义

思考回答：

亲代的DNA经过复制传给了子代，因此亲子代的遗传信息相同

完成学案后回答并核对

完成学案

课堂小结

作业

1、DNA是半保留复制，到第三个细胞周期的中期时，所有染色体都一样吗？每个染色体中有几条染色单体被标记？

2. 学案习题

拓展思维

9

三. 板书设计

第三节DNA的复制

一、实验结论：DNA是半保留复制

二、DNA复制过程：

解旋

母链与子链双螺旋

合成子链

亲代DNA 二、DNA复制意义：保证亲子代遗传信息的连续性

附：学案

2个子代DNA 第三节 DNA的复制学案

一、研究DNA复制方式的实验

（一）在离心管上标出不同世代的大肠杆菌DNA分子进行密度梯度离心后出现的条带情况，并在表格中填写条带的比例。

实验结论：___________________________________________ 小结：

1、复制n次以后DNA分子的总数为 _____ 个。

2、复制n次以后，含有母链的DNA分子占总数的_____。

（二）完成下图

（规定：用红色笔画出含放射性物质的结构）

二、DNA复制过程和意义

时间

场所

模板

原料

条件

能量

酶

方式

特点

原则

结果

意义

10 DNA复制