《DNA的复制》教学设计

课程基本信息

学科

生物学

年级

高一

课题

DNA的复制

教科书

书  名：必修二 《遗传与进化》

出版社：人民教育出版社               出版日期：2019年6月

教材分析

本节是人教版高中生物学教材《遗传与进化》第3章第3节的内容。本节内容包括“对DNA分子复制的推测”、“DNA半保留复制的实验证据”和“DNA分子复制的过程”3部分内容。“推测DNA复制的机制”这部分内容教材首先介绍了沃森和克里克推测DNA复制是半保留复制的假说，并解释了这种复制方式。还介绍了其他假说，并解释了其中一种假说，即全保留复制。然后，在“DNA半保留复制的实验证据”内容上，教材展示了“证明DNA复制方式的实验示意图”。通过“思考·讨论”活动进行演绎推理，从而完成运用假说一演绎法探究DNA复制方式的过程。用黑体字总结了DNA的复制方式:“DNA的复制是以半保留的方式进行的。”在“DNA复制的过程”中，配“DNA 复制的示意图”介绍了DNA复制的过程。用黑体字总结了DNA复制的过程。

学情分析

通过之前的学习学生已经具有DNA双螺旋结构、有丝分裂、减数分裂的基本知识。在此基础上，本节将要从分子水平来探讨生命的本质。我首先通过“为烈士寻亲”的活动来引出课题，激发学生的学习兴趣。但本节DNA半保留复制的实验证据这部分内容包含了科学的实验设计思路和方法，再加上DNA肉眼看不到，如何把它可视化来进行探究，对于学生来说很困难。因此，我通过问题串的形式引导学生层层探究，让学生自己演绎推理并得出结论，让学生感受科学探究的魅力，并再次体验假说一演绎法的应用。再通过动画来动态的展示复制的过程，情境资料分析复制的意义，让学生更直观的理解DNA的复制。

教学目标

1.运用假说—演绎法探究DNA的复制方式；

2.概述DNA分子复制的过程及特点；

3.理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。

学习目标

1.能尝试运用假说—演绎法探究DNA的复制方式；

2.通过分析DNA复制过程，能概述DNA复制的特点；

3.通过学习DNA的复制，认同生命的延续与发展观；

教学重难点

教学重点：

1.探究DNA的复制方式；

2.DNA分子复制的条件、过程和特点。

教学难点：

1.探究DNA的复制方式；

2.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

情境导入

播放视频

提出问题：怎么为烈士寻找亲属？

烈士遗骸中DNA含量较少，如何获得大量DNA样本进行分析呢？

学生观看视频，并思考问题。

激发学生兴趣，使学生进入到生物学情境中。

探究一：探究DNA分子复制的方式

一、对DNA分子复制的推测

提出问题：DNA以什么方式复制？

讲解：(沃森和克里克）提出“半保留复制”，但有人提出“全保留复制”，DNA到底以哪一种方式复制呢？

二、DNA半保留复制的实验证据

作出假设：DNA以半保留方式复制（或DNA以全保留方式复制）

我们的假设是否正确，我们需要进行实验来验证，那我们该如何设计实验呢？

任务一：请同学们自主学习课本P53-55，思考并回答学案上的问题。

1.用什么技术区分来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链？

1958年，梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验。

2.该实验用什么元素作标记？如何观测亲本和子代DNA呢？

15N和14N，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；

3.实验中会出现哪些不同密度的DNA分子？形成的不同密度的DNA分子应如何区分？

15N/15N-DNA，14N/14N-DNA，15N/14N-DNA

4.请标出离心后15N/15N-DNA，14N/14N-DNA，15N/14N-DNA在试管中的位置。

任务二：小组合作在表格中绘图

我们先用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的(亲代），将含这种DNA分子的大肠杆菌放在仅含14N的培养基上，让其繁殖2代。密度梯度离心后，亲代、子一代、子二代DNA类型及离心后试管中出现怎样的条带？

（  表示15N链，  表示14N链，分别按照半保留复制、全保留复制的方式在表格中画出复制两次的示意图）

演绎推理

实验结果

实验结论：DNA的复制以半保留的方式进行。

【资料】DNA复制时，DNA的双螺旋解开，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，游离的脱氧核苷酸依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分子中的一条链，因此，这种复制方式被称作半保留复制。

DNA是如何进行半保留复制的？

思考并尝试作出假设。

自主学习课本实验内容，并回答问题。

学生小组合作演绎推理两种复制方式子一代、子二代DNA的类型及密度梯度离心后试管中的条带。

学生展示小组成果并评价。

认真听讲并回答问题

通过应用假说-演绎法来进行实验探究，锻炼学生科学探究能力和培养学生的科学思维。

引导学生进一步体验假说-演绎法的重要意义。

培养学生的分析和归纳能力

探究二：DNA分子复制的过程

三、DNA复制的过程

1.过程：

（1）解旋 ；

（2）合成子链；

（3）形成子代DNA分子。

任务三：请同学们模拟画出碱基互补配对的过程。

2、条件

①能量：       ②模板：

③原料：       ④酶：

3、发生时期(真核生物)

4、DNA复制场所

【资料】DNA平均每复制109个碱基对才会产生一个错误。

5、DNA精确复制的原因及意义

学生听讲，然后在学案上绘图。

分析资料情境回答问题，

通过绘图将抽象的DNA复制过程具体会，更有利于学生理解。

培养学生获取信息的能力。

实战训练

1.细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（    ）

A．第一次分裂的子代DNA应为⑤

B．第二次分裂的子代DNA应为①

C．第三次分裂的子代DNA应为③

D．亲代的DNA应为⑤

2．如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题。

图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中哪个部位？

学生做练习

通过训练让学生应用所学知识解决问题。

板书设计

第3节DNA的复制

一、对DNA分子复制的推测

推测1：半保留复制           推测2：全保留复制

二、DNA半保留复制的实验证据

提出问题：DNA以什么方式复制？

作出假设：DNA以半保留方式复制

演绎推理：

实验结果：

实验结论：DNA以半保留方式复制

三、DNA复制的过程

作业布置

一个含 15N标记的DNA分子放在仅含14N的培养基上，连续复制n次后：

(1)子代DNA分子数： ；

①含15N的DNA分子始终是个，只含15N的DNA分子个。

②含14N的DNA分子有个，只含14N的DNA分子有个。

(2)子代DNA分子总链数：条。

①无论复制多少次，含15N的链始终是 条。

②含14N的链数是  条。