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第二节DNA分子的结构教学设计
课题
第三节DNA分子的复制
单元
第一章
学科
生物
年级
必修2
学习目标
知识目标：1.知道DNA分子的复制方式为半保留复制。2.能概述DNA分子半保留复制的过程及特点。3.能进行DNA分子复制有关的计算。能力目标：1.通过学习DNA分子复制方式的探究实验，学会分析、比较、推理、归纳的方法，培养科学的思维。2.运用DNA复制原理解决生产生活中的问题。情感态度价值观：1.
体验假说—演绎法和模型方法在研究DNA复制过程中的应用。2.领悟科学探究的能力。3.领悟科学进步对科学发展的意义。1.
生命观念：知道DNA分子的复制方式为半保留复制，能概述DNA分子半保留复制的过程及特点。能进行DNA分子复制有关的计算。2.科学思维：通过学习DNA分子复制方式的探究实验，学会分析、比较、推理、归纳的方法，培养科学的思维。3.科学探究：体验假说—演绎法和模型方法在研究DNA复制过程中的应用。4.社会责任：运用DNA复制原理解决生产生活中的问题。领悟科学进步对科学发展的意义。
重点
1.构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类。2.DNA双螺旋结构的特点。
难点
构建DNA双螺旋结构模型
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新知导入
出示体细胞克隆牛的图片，讲解获得体细胞克隆牛的过程，提出问题：那么，DNA复制发生在什么时期？它是如何保证遗传信息准确复制的？这与DNA分子的结构特点存在怎样的关系？
认真听讲，思考问题
激发学习兴趣，引入新课
新知讲解
问题一：
DNA分子的复制是半保留式的
请同学们阅读课本17~18页内容回答下列问题：（1）对于DNA复制方式提出的假说是什么？（2）DNA复制方式假说的证明有哪些？（3）资料1的实验为什么能证明半保留式复制？（4）资料2中子一代DNA为什么均沉降于中带？子二代DNA为何分别沉降于轻带和中带？（5）沉降实验的结果说明DNA以何种方式进行复制？（6）技术进步对科学发展有何意义？过渡语：大量的实验证明，DNA分子通过半保留方式进行复制，这种复制方式保证了遗传信息能够准确地由亲代传递给子代。那么DNA分子复制的过程是怎么样的呢？问题二：
DNA分子复制的过程（一）请同学们阅读课本19页内容和图片，回答下列问题：1.DNA分子复制的概念是什么？2.DNA分子复制发生的时间是什么时候？3.DNA分子复制的场所主要是哪里？4.DNA分子复制的原理是什么？5.DNA分子复制的条件是什么？（二）请同学们观看DNA分子复制的模拟视频，并结合课本内容总结DNA分子的复制过程。（三）与复制有关的碱基计算：①一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？②一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G（C、A、T）多少个？
按要求阅读课本，做好勾画与批注，小组内交流，以备展示按要求阅读课本，做好勾画与批注，小组内交流，以备展示认真听讲，学习规律，当堂练习
培养学生自学、合学和展示自我的能力培养学生自学、合学和展示自我的能力规律提升，学以致用
课堂练习
1.1个DNA分子经过4次复制，形成16个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（
）A.
2个
B.
8个
C.
16个
D.
32个2.DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（
）A.分裂前期
B.
分裂中期
C.
分裂后期
D.
分裂间期3.下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（
）
A.
DNA复制过程中需要酶的催化
B.
DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供
C.
DNA
分子是边解旋复制的
D.
DNA
复制过程中两条母链均可作模板4.由15N标记细菌的DNA，然后又将14N来供给这种细菌，于是该细菌使用14N来合成DNA，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们中含14N链的DNA与15N链的DNA比例是（
）
A、4：1
B、2：1
C、1：1
D、3：1
5.下列关于DNA复制过程的正确顺序是
（
）①互补碱基对之间氢键断裂
②互补碱基对之间形成氢键
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对
⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构
A.①③④②⑤
B.①④②⑤③
C.①③⑤④②
D.③①④②⑤6.某生物的双链DNA分子共含有氮碱基700对，其中一条链上（A+T）：（C+G）=2：5，问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是
（
）
A.300个
B.400个
C.600个
D.1200个
检测学生的掌握情况
规定时间内，独立自主完成，对子互查，小组交流讨论
课堂小结
会议本节课所学内容，谈收获。按照自己喜欢的方式对本节课进行总结
梳理知识、建构体系
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精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
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新知导入
体细胞克隆牛的外貌极为相似，是缘于胚胎分割技术。应用胚胎分割技术可以获得双胎或多胎动物，从而快速繁育优良牲畜。这些小牛是由同一个受精卵经细胞分裂而来。由于分裂过程中的DNA复制，它们具有相同的遗传信息，表型几乎完全相同。
那么，DNA复制发生在什么时期？它是如何保证遗传信息准确复制的？这与DNA分子的结构特点存在怎样的关系？
新知讲解
问题一：DNA分子的复制是半保留式的
沃森和克里克假说：
DNA以半保留方式复制，即以原有DNA双链分子中的2条单链分别作为模板，根据碱基互补配对复制出另一条单链，产生的子代DNA双链分子中，一条单链是完整保留下来的母链，另一条单链是新合成的互补链。
沃森和克里克推测是半保留复制模型
复制一次
如何来证明那个观点是正确的？
新知讲解
问题一：DNA分子的复制是半保留式的
DNA分子半保留复制的证明
资料一：
不能显影
都能显影
一条可显影，另一条不显影
1957年，美国科学家用泰勒用含3H胸苷培养蚕豆根尖细胞一个有丝分裂周期，采用放射自显影技术，可以观察到每个姐妹染色单体都能显影。随后将标记的根尖移入普通培养液中，使其再经过一个细胞周期，观察到染色体中一条单体可显影，另一条单体不显影。
新知讲解
问题一：DNA分子的复制是半保留式的
DNA分子半保留复制的证明
资料二：
重带(下部)
15N/
15N
轻带(上部)
14N/
14N
1958年，科学家用以15NH4CI为唯一氮源的培养基培养大肠杆菌，使其DNA中的N元素为15N，变“重”分子，然后提取其DNA样本，用密度梯度离心法进行沉降实验，此DNA沉降于较低部，称为重带。而如果以14NH4Cl为唯一氮源的培养基培养大肠杆菌，其DNA中的N元素为14N，由于密度较小，离心后DNA沉降带偏上，叫做“轻”带。
新知讲解
问题一：DNA分子的复制是半保留式的
DNA分子半保留复制的证明
资料二：
大肠杆菌在含15NH4Cl
培养液中生长若干代
15N-15N-DNA重带
细胞分裂一次
转移到含14NH4Cl
的培养液中
细胞分裂两次
第一代（亲代）
第二代（子一代）
15N-14N-DNA中带
提取DNA密度梯度离心
提取DNA密度梯度离心
提取DNA密度梯度离心
14N-14N-DNA轻带
15N-14N-DNA中带
第三代（子二代）
新知讲解
问题一：DNA分子的复制是半保留式的
DNA分子半保留复制的证明
资料三：
电子显微镜在生物学上的广泛应用，为许多亚显微水平的研究提供了充分的证据。电镜下可清晰地观察到DNA复制过程中出现复制环。
新知讲解
问题一：DNA分子的复制是半保留式的
DNA分子半保留复制的证明
分析讨论：
1.资料1的实验为什么能证明半保留式复制？
2.资料2中子一代DNA为什么均沉降于中带？子二代DNA为何分别沉降于轻带和中带？
3.沉降实验的结果说明DNA以何种方式进行复制？
4.技术进步对科学发展有何意义？
新知讲解
问题一：DNA分子的复制是半保留式的
DNA分子半保留复制的证明
大量实验证明，DNA分子通过半保留方式进行复制，这种复制方式保证了遗传信息能够准确地由亲代传递给子代。
复制一次
新知讲解
问题二：DNA分子复制的过程
概念：
DNA分子复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。
时间：
主要发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
场所：
细胞核(主要场所)
DNA分子复制时需何条件：
①模板：亲代DNA的两条母链；
②原料：4种脱氧核苷酸：
③能量：ATP;
④酶
：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。
原理：
碱基互补配对
新知讲解
问题二：DNA分子复制的过程
DNA分子复制的过程：
新知讲解
问题二：DNA分子复制的过程
（1）在解旋酶的作用下，DNA分子的2条脱氧核苷酸长链解螺旋。
DNA分子复制的过程：
新知讲解
问题二：DNA分子复制的过程
（2）分别以解开的每一条链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，游离的脱氧核苷酸上的碱基与模板链上的碱基互补配对，随即在DNA聚合酶等参与下，合成分别与2条母链互补的2条子链。
DNA分子复制的过程：
新知讲解
问题二：DNA分子复制的过程
（3）随着解旋过程的进行，新和成的子链不断延伸，紧接着每条子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构，从而各形成一个新的DNA分子。
DNA分子复制的过程：
边解旋边复制
新知讲解
问题二：DNA分子复制的过程
（三）与复制有关的碱基计算：
根据半保留复制和碱基互补配对原则
①一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？
DNA分子数=
脱氧核苷酸链数=
子链数=
2
2n+1
﹣2
解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
连续第一次复制
连续第n次复制
答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1
﹣2条
2n
2n+1
连续第二次复制
母链数=
新知讲解
问题二：DNA分子复制的过程
（三）与复制有关的碱基计算：
②一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G（C、A、T）多少个？
因为A=ma%，A=T、G=C，
A+T=
2ma%，
DNA复制n代后子链数=2n+1
﹣2
DNA连续复制n代后需要
鸟嘌呤=[（2n+1
﹣2
）/2]
m
（1/2﹣
a%）
=
m
（2n
﹣1）（1/2﹣
a%）
解析：先求出亲代DNA中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数等于亲代DNA胞嘧啶（C）数，再求出DNA复制n代后子链数；最后求出DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数。
解：
所以G=C=m（1/2﹣
a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代DNA胞嘧啶数=
m
（1/2﹣
a%）
答：
DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数是m
（2n
﹣1）（1/2﹣
a%）。
课堂练习
1.1个DNA分子经过4次复制，形成16个DNA分子，其中含有最初DNA分子长链的DNA分子有（
）
A.
2个
B.
8个
C.
16个
D.
32个
A
2.DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（
）
A.分裂前期
B.
分裂中期
C.
分裂后期
D.
分裂间期
D
课堂练习
3.下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（
）
A.
DNA复制过程中需要酶的催化
B.
DNA复制过程中需要的能量直接由糖类提供
C.
DNA
分子是边解旋复制的
D.
DNA
复制过程中两条母链均可作模板
B
4.由15N标记细菌的DNA，然后又将14N来供给这种细菌，于是该细菌使用14N来合成DNA，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们中含14N链的DNA与15N链的DNA比例是（
）
A、4：1
B、2：1
C、1：1
D、3：1
A
课堂练习
D
5.下列关于DNA复制过程的正确顺序是
（
）
①互补碱基对之间氢键断裂
②互补碱基对之间形成氢键
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对
⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构
A.①③④②⑤
B.①④②⑤③
C.①③⑤④②
D.③①④②⑤
6.某生物的双链DNA分子共含有氮碱基700对，其中一条链上（A+T）：（C+G）=2：5，问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是
（
）
A.300个
B.400个
C.600个
D.1200个
C
课堂总结
DNA分子的复制
假说
证明
DNA分子复制的过程
解旋
合成子链
形成新的DNA分子
DNA分子复制方式的探究历程
DNA分子的复制是半保留式的
同位素标记法
密度梯度离心法
电镜下观察到DNA复制环
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