高中生物北师大版（2019）必修二 第2章第一节《遗传信息的复制》教学设计（第1课时）

教 学 设 计
教学基本信息
课题 第2章 第一节 遗传信息的复制（第1课时）
学科 生物学 学段： 高中 年级 高一
教材 书名：《普通高中教科书 生物学 必修2 遗传与进化》出版社：北京师范大学出版社
教学目标及教学重点、难点
教学目标：1. 在理解DNA半保留复制的基本原理的基础上，形成结构与功能观等生命观念，阐释遗传信息如何传递给子代。2. 掌握同位素标记与密度梯度离心的原理，并能据此推理全保留复制、半保留复制以及分散复制机理下DNA复制后的实验检测结果。3. 掌握假说-演绎法的基本过程。教学重点：掌握DNA半保留复制的特点，并据此分析DNA复制的结果。教学难点：依据同位素标记与密度梯度离心的原理，推理全保留复制、半保留复制以及分散复制机理下DNA复制后的实验检测结果。
教学过程
教学环节 主要教学活动 设计意图
课程导入 【问题】提问学生：遗传信息是如何从亲代传递给子代的？ 提出问题，引起学生思考。
做出假设 【学生活动】用蓝笔表示亲代DNA成分，红笔表示新合成的DNA成分，尝试画出由亲代DNA复制得到的两个子代DNA。提出DNA复制三种可能的假设：全保留复制、半保留复制、分散复制。 科学探究：根据实验现象提出合理的假设。
演绎推理 1.【问题】活动中我们如何区分亲本链成分与新合成的链？回答：DNA亲本成分与新合成的DNA成分颜色不同。2. 【问题】我们学过的哪种技术能区分这两种DNA链？在该部分的设计中，依据学生已知的同位素示踪技术引申出同位素标记技术。3.【推理】以15N/15N-DNA为模板， 14N的核苷酸为原料，让DNA复制一代、两代，分别推理全保留复制、半保留复制以及分散复制机理下子代DNA的组成情况。4.【问题】15N同位素标记的DNA与未标记的DNA什么性质不同？该问题引出实验的检测方法——密度梯度离心。【问题】什么技术可以分开密度（质量）不同的物质？ 5.【解读】给出密度梯度离心检测15N/15N-DNA与14N/14N-DNA 的实验结果，学生通过比较实验结果理解密度梯度离心的原理。6.【推理】以15N/15N-DNA为模板， 14N的核苷酸为原料，让DNA复制一代、两代，分别推理全保留复制、半保留复制以及分散复制机理下子代DNA经过密度梯度离心后的实验结果。 科学思维：归纳与概括。科学思维：类比。科学思维：演绎与推理。科学思维：比较。科学思维：演绎与推理。
寻找证据 【资料阅读】1958 年，美国遗传学家梅瑟生和斯达尔进行了如下实验：他们先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养多代，使几乎所有的细菌DNA中的N元素被15N 标记，再将15N标记的细菌菌液转移到只含有14N 的培养基中培养。在培养细菌的过程中，他们于不同的时间点收集细菌样品，包括在含15N 培养基中培养的菌液、转移到14N 培养基中培养一代和培养两代的菌液。他们首先用裂解液裂解上述细菌细胞，然后将细菌裂解液进行密度梯度离心。接着他们把离心管放在紫外光下观察，这时他们兴奋地看到了自己期望的实验结果，离心管中有3种不同密度类型的DNA 分子形成的区带：停留在离管口较近的位置的区带是分子密度较小的14N/14N-DNA 带，称为轻带；离管底较近的位置的区带，是分子密度较大的15N/15N-DNA 带，称为重带；介于轻带和重带之间的条带为15N/14N-DNA 带，称为杂种带。取样的时间点不同，离心管中出现的区带也不同。【问题】1.含有15N-DNA 的细菌在14N 培养基中培养一代后，细菌裂解液只有一条低于15N/15N-DNA 的区带，这说明什么？根据该结果的分析与上一环节演绎结果的比较，排除DNA全保留复制的假说。【问题】2. 含有15N-DNA 的细菌在14N 培养基中培养两代后，细菌裂解液中出现了15N/14N-DNA 杂种带和14N/14N-DNA 轻带两条区带，这说明了什么？根据该结果的分析与上一环节演绎结果的比较，排除DNA分散复制的假说，得出DNA半保留复制的结论。【问题】3. DNA 的结构与DNA 复制的方式有哪些必然的联系？依据DNA的结构体会半保留复制的合理性，感受结构决定功能的基本生命观念。 科学思维：归纳与概括。科学思维：演绎与推理。生命观念：结构与功能观。
课程小结 总结本节课内容，让学生养成良好的总结归纳的学习习惯。