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3.3DNA的复制 教学设计
课题 3.3 DNA的复制 单元 必修2 学科 生物 年级 高中
教材分析 本节课内容是人教版高级中学课本生物必修2第三章第三节。DNA分子的结构和复制是遗传学的基本理论。这一课时，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是非常重要的。“DNA的复制”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、生物进化等内容的理解和掌握。
学习 目标与核心素养 一、知识性目标 1.说出科学家对DNA分子复制作出的推测； 2.简述DNA复制的过程并说明DNA分子的半保留复制； 3.知道DNA复制在遗传上的意义。二、能力目标 引导学生进行探究活动，培养学生的科学思维。三、情感目标 通过探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。生命观念：比较分析“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”的原理和过程，得出相应的结论；人类对遗传物质的探索过程，得出“DNA是主要的遗传物质”的结论。科学探究：通过引导学生观察拉链和DNA复制的比较，鼓励学生大胆想象、猜测，培养学生自主探索、合作学习、分析问题、解决问题的能力。科学思维：通过介绍Meselson、stehl的试验，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养科学的思维。社会责任：通过分组探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。
重点 教学重点： DNA分子复制的条件、过程和特点。
难点 教学难点：DNA分子复制的过程。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 创设情境，激趣导入要将这枚北京奥运会复制成两个印章（由于时间紧迫，由两个人手工刻制）：一个送交国际奥委会，一个留在中国。想一想，如何才能将两个印章做得一模一样？做成后又怎样验证这两个印章的相似程度？ 观察图片思考问题，想到利用复制的方法可解决问题。 通过激趣导入，激发学生兴趣，提出本节课研究主题。
新课讲授 提问：有关DNA复制，我们已经学习过哪些知识？你们觉得还有哪些疑问？问题·探讨沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道:“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制”。讨论 1.城基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？ 2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？ 一、对DNA复制的推测你能从DNA分子的双螺旋结构，设想出DNA复制的方式可能有哪几种吗？沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说: DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的条链、 因此，这种复制方式称作半保留复制。 也有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。你能画图表示三种复制的结果吗？ 二、 DNA半保留复制的实验证据假如用15N标记母链，用14 N标记子链，请同学们根据假设分组讨论复制一代和两代的结果是什么？用图形表示结果。 你能通过实验证明到底哪种假说正确呢? 巡视学生的活动，记录学生出现的问题。教师投影展示部分小组的讨论情况。 教师展示科学家的实际实验结果。得出结论： DNA复制的方式：半保留复制拓展延伸：因DNA复制采用半保留的方式，所以一个DNA分子经几代复制后的所有DNA中，只有两个DNA分子含有原DNA链。但所有DNA与原DNA所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）完全相同。（变异除外）三、 DNA复制的过程 请同学们思考DNA复制至少需要什么条件？科学家是怎么知道这些条件的呢？请同学们想一想，下面这个事实说明了什么？1958年美国生化学家Kornberg在试管中用脱氧核苷酸合成DNA。他将大肠杆菌中提取的DNA聚合酶加入到含有四种丰富的脱氧核苷酸和适量的Mg2+ 的人工体系中，并没有发生DNA 的合成，当加入少量的RNA作引子和ATP作为能源物质，经保温孵育后，测定其中DNA的含量。发现其中的DNA的含量增加了。 思考回答1、DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期2、由于DNA主要存在与细胞核内， 因此DNA复制的场所主要是细胞 核。 发现问题：关于DNA怎样复制？需要哪些条件？复制的结果怎样？有何特点？等等是还没有解决的问题。学生分组分析讨论，提出DNA复制的三种假设：全保留复制、半保留复制及弥散复制。 学生根据假设讨论演绎并画图表示三种复制的结果 小组间相互补充作出评价。 在老师启发引导下，学生根据刚才演绎结果，推导出可能的实验现象：如果是全保留复制，则离心后DNA条带应该只有两条；如果是半保留复制，则离心后DNA条带应该有三条，并画出条带的位置。 阅读拓展延伸内容学生讨论后回答：模板：两条链分别作为模板原料：四种脱氧核苷酸能量：由ATP提供酶：解旋酶、聚合酶等科学家通过推导和实验知道的。让学生根据实验结果得出结论：复制除需要四个基本条件外，还需要其他条件，如RNA引物等。 用设问引导学生回忆已有知识，发现新问题通过问题探讨进一步引导学生思考，结合已有知识思考新的问题，达到知识的迁移运用。 培养学生参与意识和培养学生的合作、探索精神。并进一步复习假说-演绎法。 激发学生探索和协作的兴趣，培养学生的动手能力和思维能力。 通过拓展延伸，帮助学生总结新知，拓展视野。通过老师引导学生补充完整，帮助学生全面学习DNA的复制过程。 旨在提醒学生不能把书读死。而应该始终保持怀疑和探究的心态。
小刀：1.在DNA复制过程中，不可能发生的是（B） A．基因突变 B．基因重组 C．DNA解旋 D．碱基互补配对 2.假定某高等生物体细胞内的染色体数是10条，其中染色体中的DNA用3H胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含有标记的培养液中连续培养2代，则在形成第2代细胞时的有丝分裂后期，没有被标记的染色体数为（D） A．5条 B．40条 C．20条 D．10条3. 某研究小组模拟细胞DNA复制条件人工合成某DNA片段，连续进行了4次循环。已知在第2次循环中消耗了P个腺嘌呤脱氧核苷酸。下列分析判断错误的是（D）
A．该DNA片段中含有胸腺嘧啶脱氧核糖核酸0.5P个
B．第3次循环中消耗了2P个腺嘌呤脱氧核苷酸
C．4次循环中共消耗了7.5P个腺嘌呤脱氧核苷酸
D．4次循环后得到的DNA分子共有游离的磷酸基16个 思考、回答问题 通过精选习题，检测并巩固学生课堂所学内容。
课堂小结 师（总结）：今天这节课我们了解了DNA分子的复制。主要内容包括以下三方面：对DNA分子复制的推测 DNA半保留复制的实验证据DNA分子的复制 总结、归纳本课所学 师生共同总结回顾知识，强化重点知识，加深对知识的掌握
板书 第3节 DNA的复制
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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(共20张PPT)
第3章 基因的本质
人教版 必修2
第3节 DNA的复制
新课导入
要将这枚北京奥运会复制成两个
印章（由于时间紧迫，由两个人手
工刻制）：一个送交国际奥委会，
一个留在中国。想一想，如何才能
将两个印章做得一模一样？做成后又怎样验证这两个印章的相似程度？
问题·探讨
沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道:“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制”。
讨论
1.城基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？
2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？
对DNA复制的推测
讲授新课
沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说: DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的条链、 因此，这种复制方式称作半保留复制。
半保留复制
讲授新课
也有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
到底哪种假说正确呢?
双链DNA分子
全保留复制
半保留复制
DNA半保留复制的实验证据
半保留复制
全保留复制
如果要在实验中直观地区别母链或子链,可以采取什么办法？
证明DNA半保留复制的实验
1.将大肠杆菌培养在含15N的培养基上生长。
2.使大肠杆菌DNA分子的14N成为15N。
3.把含15N的大肠杆菌收集起来，洗去菌体外面15N，并把它们转移到14N的培养基上生长繁殖。
15N
14N
——密度大
——密度小
密度梯度离心法
实验过程：
全重
全中
14N/14N
15N/14N
15N/15N
亲代 子一代 子二代
轻
中
重
DNA复制的方式：半保留复制
实验结果：
因DNA复制采用半保留的方式，所以一个DNA分子经几代复制后的所有DNA中，只有两个DNA分子含有原DNA链。但所有DNA与原DNA所带的信息（脱氧核苷酸的排列序）完全相同。（变异除外）
拓展延伸：
DNA复制的过程
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程，叫DNA的复制。
2.复制的时间：
细胞分裂间期
3.复制的条件：
A.酶
C.模板
B.原料
D.能量
1.概念：
4.复制的过程：
解旋 →合成子链 →合成子代DNA
5.复制的特点：
1.边解旋边复制
2.半保留复制
1、一个DNA分子经n次复制后
（1） 子代DNA分子数：
（2）含有亲代链的子代DNA分子数：
（3）不含有亲代链的子代DNA分子数：
2、脱氧核苷酸链数
（1）子代DNA分子中的脱氧核苷酸链数:
（2）亲代脱氧核苷酸链数：
（3）新合成的脱氧核苷酸链数：
2
2n﹣2
2 n﹢1
2
2 n﹢1 ﹣2
2 n
【智慧眼——寻找规律】
思考：一个DNA分子连续复制4次，可得到几个子代DNA？其中有几个DNA分子含有原来的DNA链？
16个
2个
1958年美国生化学家Kornberg在试管中用脱氧核苷酸合成DNA。他将大肠杆菌中提取的DNA聚合酶加入到含有四种丰富的脱氧核苷酸和适量的Mg2+ 的人工体系中，并没有发生DNA 的合成，当加入少量的RNA作引子和ATP作为能源物质，经保温孵育后，测定其中DNA的含量。发现其中的DNA的含量增加了。
请同学们想一想，下面这个事实说明了什么？
复制除需要四个基本条件外，还需要其他条件，如RNA引物等。
课堂小结
2.复制的时间
3.复制的条件
4.复制的过程
5.复制的特点
1.复制的概念
三、DNA分子的复制
一、对DNA分子复制的推测
二、DNA半保留复制的实验证据
1.在DNA复制过程中，不可能发生的是（ ）
A．基因突变 B．基因重组
C．DNA解旋 D．碱基互补配对
2.假定某高等生物体细胞内的染色体数是10条，其中染色体中的DNA用3H胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含有标记的培养液中连续培养2代，则在形成第2代细胞时的有丝分裂后期，没有被标记的染色体数为（ ）
A．5条 B．40条 C．20条 D．10条
B
D
课堂练习
3.某研究小组模拟细胞DNA复制条件人工合成某DNA片段，连续进行了4次循环。已知在第2次循环中消耗了P个腺嘌呤脱氧核苷酸。下列分析判断错误的是（ ）
A．该DNA片段中含有胸腺嘧啶脱氧核糖核酸0.5P个
B．第3次循环中消耗了2P个腺嘌呤脱氧核苷酸
C．4次循环中共消耗了7.5P个腺嘌呤脱氧核苷酸
D．4次循环后得到的DNA分子共有游离的磷酸基16个
D
课堂练习
谢谢
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