高中生物人教版必修二 3.3 DNA的复制 教案

第3节 DNA的复制
1 教材分析
本节内容选自人教版课程标准实验教科书高中生物《遗传与进化》第3章第3节。DNA复制是生物遗传信息得以世代相传和延续的基础，也是生物变异的基础。对本节的学习有助于学生更好的认识基因的本质。
本节内容在编排上先讲述科学家对DNA复制的推测，然后介绍DNA半保留复制的实验证据（选学），在此基础上再引导学生学习半保留复制的具体过程。DNA半保留复制的实验证据属于选学内容，教师可根据学生理解层次的不同，进行有选择的介绍和探究学习，本设计即以引导学生对该过程的演绎推理，在帮助学生理解的同时，培养学生科学探究的一般方法和逻辑思维。激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。
这一课时是遗传学的基本理论，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。学好这一课时，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识得理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质非常重要。本节内容又是学习后面第5章内容的基础，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 学情分析
西安市第六中学学生在高一年级的学习阶段相对来说处于中上游水平，本节课是学生进行基因本质探索新任务学习的起点。就具体的学习内容而言，关系到学生进行理解的难易程度以及学生的学习兴趣和学习方式。
学生在学习本节课之前，已经学习过“DNA的结构”，为新知识的学习奠定了认知基础，应充分调动学生已有的知识基础进行理解，DNA的复制过程是一个微观而复杂的内容，学生不易理解，教师可结合直观形象的示意图或视频动画来辅助教学，帮助学生进行学习和掌握。同时，高中学生还具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程、结论的形成缺乏理性的思考，需要结合教师的引导。
3 教学目标
3．1 概述DNA分子的复制
3．2 探讨DNA复制的生物学意义
4 教学重点
DNA分子复制的条件、过程和特点
5 教学难点
5．1对半保留复制的推理与验证，
5．2 DNA的半保留复制过程
6 教学策略
本设计试图将基础知识与经典实验结合在一起，通过设置问题情景，引导学生在探究中学习新知识。
6．1 设置问题情境，引入课题。
6．2 分析经典实验，引导学生领悟科学探究的过程。设计引导学生对康贝格、梅赛尔一斯特尔等人的经典实验进行层层设疑，让学生尝试自己作出设计，得出结论。
6．3 借助直观手段，帮助学生理解DNA复制的具体过程
7 课 时
1课时
8 教学方法
研究性学习教学模式：以学生为中心，学生独立自主地发现问题，通过实验探究，从中获得知识和技能，并不断提高学生解决问题的能力；教师在整个教学过程中则起组织者，帮助者和建议者的作用，同时结合讲授法和讨论法。
9 教 具
形象的示意图，视频动画，多媒体课件
10 教学过程
教学程序及内容
学生活动设计
1．利用图片，引入主题
利用陈佩斯和其父亲陈强的漫画引入，
2．对DNA复制的推测（演绎推理）
最早提出的DNA复制模型有两种：
1、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
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；
沃森和克里克推测是半保留复制模型
关键: 区分亲、子代DNA
实验方法: 同位素示踪法
实验材料: 大肠杆菌
将大肠杆菌放在NH4Cl培养液培养生长
通过对上述问题的讨论，学生对DNA复制的条件有了一个初步的了解，在此基础上，教师就势引导学生思考并分析其复制的方式。
（1）作出假设。让学生谈谈两种复制方式有什么不同，并作简要的描述。DNA半保留复制
（2）分析推演。告诉学生，科学家已证实，DNA是一种半保留式的复制。然后引导学生探究：
（3）验证推理。让学生自主阅读教材中的实验“证明DNA进行半保留复制的实验”，看是否与自己的推理一致。
最后，教师可对学生的推理活动作一个简单的总结。
3．对DNA复制的初步探究
引导学生讨论并分析康贝格的实验，了解DNA复制的一般条件。
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DNA聚合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：在试管中四种脱氧核苷酸不能合成DNA分子
步骤2：康贝格在上述试管中加入了少量DNA分子和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。
4．对DNA复制过程的探究
在了解DNA的半保留复制方式后，教师可引导学生对复制的具体过程进行探究。
通过对上述问题的讨论，学生已经知道DNA复制的时间和主要场所，在此基础上，教师引导通过自主阅读的方式探究DNA复制的过程，同时思考并尝试回答下列问题：①复制开始时，DNA的结构会发生什么变化？②复制时，先解螺旋再复制,还是边解旋边复制?③子链形成后，与哪一条母链形成新的DNA分子？
学生阅读完后，教师利用直观形象的示意图或动画，介绍DNA复制的过程。
在学生学习完DNA复制的过程后，教师引导学生对复制的过程以列表的形式进行归纳
5．课堂小结
最后，为了帮助学生加深对DNA复制过程的认识，教师可利用材料进行适当的拓展，如结合前面导言中的案例，简要介绍PCR技术的应用，或结合生活中的一些案例引导学生运用生物学知识进行解释
问题7：女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子达36mm，DNA复制速度约为4μm/min，但复制过程仅需40min左右即完成。试分析其可能的原因。
问题8：研究表明，DNA的复制总能准确无误地进行，其复制过程中出错的概率仅为1/20000。你认为DNA能够准确复制最关键的因素是什么？如果DNA复制发生差错，有可能会带来什么影响或后果？
通过对上述问题的探讨，使学生在巩固本节内容学习的同时，也将视野引向了生活中的具体事例，体现了生物学回归生活的理念。
师：为什么孩子与父亲在很多性状上相似？什么是DNA的复制？
生：DNA分子的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
师：DNA分子是如何复制的?
师：如果要设计实验证明哪个观点是正确的，你认为最基本的思路是什么？
生：把复制的子链和原来的母链做上标记，然后观察它们在新DNA中出现的情况。
问题1：如果是半保留复制，亲代的DNA分子复制后得到的第一代DNA和第二代DNA的组成是怎么样的？用图解表示出来（学生活动，见下）
问题2：你如何识别DNA中的哪一条链是母链，哪一条是子链呢？（启发学生采用同位素标记的方法）
问题3：用哪种同位素进行标记？为什么？
问题4：如果原DNA是15N的，原料是14N的，那么请推演复制后的第一代DNA与第二代DNA中N的情况如何？（引导学生用图解进行分析）
问题5：复制后，子一代的每条DNA全为15N/14N-DNA；第二代的DNA中有一半是14N/14N-DNA，另一半为15N/14N-DNA。但我们是看不出DNA分子的，产生的DNA分子通常是混杂在一起的，有什么技术或方法来证明上述结论是正确的呢？ （启发学生采用离心的方法）
问题6：如果对每一代的DNA进行离心分离，实验的结果会是怎样的呢？用图解表示（见下）。
【学生活动1：用示意图表示第一代和第二代DNA】
亲代DNA
第一代
第二代
提问：
（1）在步骤1中，为什么要加入DNA聚合酶和四种脱氧核苷酸？
（2）步骤2中的DNA和ATP有什么作用？
（3）根据实验可知，DNA复制需要哪些必需的条件？
【学生活动2：用阴影带表示离心的结果】
【学生活动3】
学生归纳本课主要内容
DNA复制
时间
分裂间期
场所
主要是在细胞核
所需的条件
模板
原料
酶
ATP
过程
边解旋边复制
特点
半保留复制
意义
将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性
11 板书设计
第三章基因的本质
第三节DNA的复制
一．对DNA分子复制的推测
二．DNA半保留复制的实验证据
1.研究方法 同位素标记法
2.实验材料 大肠杆菌
3.实验过程
4.实验结论 DNA复制以半保留的方式进行
三．DNA分子复制的过程
1.场所：细胞核(主要)
2.时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物）
3.过程：（1）解旋（2）合成互补子链（3）螺旋化（边解旋边复制）
4.条件：模板、原料、能量、酶
5.特点：半保留式的复制
6.意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性
简记：一所、二期、三步、四条件

12作业布置
1课后练习题，相关高考题目
12.2有能力的、感兴趣的同学尝试自己制作DNA复制的演变模型