《DNA的复制》教学设计

陆晖

一、课型

新 课（人教版高中生物必修2第3章第3节）

二、预备知识

1.NA分子的组成    2. DNA分子的结构

三、教学分析

四、学习目标

（一）基础性目标

1.我能描述科学家证明DNA复制方式经典实验的大致过程，说出D NA复制的方式

2.我能概述DNA分子复制的基本条件、过程和原则

（二）拓展性目标

3.我能通过解释DNA的半保留复制方式，来阐明DNA复制的高精确性以及意义

4.我能分析DNA复制与细胞的增殖、遗传和变异之间的内在关联

（三）挑战性目标

5.我能通过学习DNA半保留复制方式的经典验证，来评价假说—演绎法在其中的运用

五、本节课重难点

（一）重点：DNA半保留复制的经典实验;DNA半保留复制的概念、原则、过程、特点和意义

（二）难点：DNA半保留复制的具体过程

六、实现路径

七、课堂流程

第一环节：温故篇

学生课前复习巩固DNA分子的组成和结构，完成学习清单的填空，做好相关的知识铺垫和准备。

第二环节：基础篇

在教师引导下，以讨论、对话的方式展开学习 DNA半保留复制的经典实验验证，落实基础性知识的学习。

第三环节：拓展篇

学生先小组合作学习、讨论DNA半保留复制的概念、原则、过程、特点和意義，再组间交流，完成学习清单的相关问题和计算，教师给予引导，并辅之以视频。

第四环节：挑战篇

在小组讨论的基础上，学生尝试自由展讲：复制会发生错误吗？ DNA复制和染色体复制、细胞增殖的关系，评价假说—演绎法在DNA半保留复制经典实验验证中的运用，教师适时予以指导。挑战篇的几个问题穿插在相关教学内容和练习中。

第五环节：检测篇

完成学习清单的检测题。

八、自主学习清单

（一）温故篇（学生课前完成）

1.DNA分子的组成

DNA的中文全名是______________，主要分布在_______________。DNA分子的基本组成单位是_____________________，由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过____________________反应而成。构成DNA的含氮碱基有四种：______________________，因而分子的基本组成单位也有四种，它们分别是__________________________

2.DNA分子的结构

DNA分子的立体结构为规则的__________________结构，具体为：由两条_____________________平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。DNA分子中的_________________交替连接，排列在_______________，构成基本骨架; ________________ 排列在内侧，通过________________键连接成碱基对（A与T通过____________________ 个氢键相连、C与G通过_________________个氢键相连），遵循_____________________原则。下图为DNA分子

结构示意图，请回答：

⑤⑥⑦⑧依次代表__________________，①②③能否构成胸腺嘧啶脱氧核苷酸_______________，④代表________________，用方框标示出图中的脱氧核糖核苷酸单位。

DNA分子结构的特点是_______________

（二）基础篇（学生自主学习，教师引导）

1. DNA半保留复制的经典实验验证

根据DNA 分子的双螺旋结构，科学家最早推测出DNA复制模型约有三种：全保留复制模型、半保留复制模型和分散（弥散）复制模型。在全保留型复制的模型中，母链DNA 分开，分别复制形成两条子链DNA，此后，两条母链DNA 彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链DNA 彼此互补结合形成一个新的DNA 双链分子。新复制出的DNA 分子中完全没有旧的部分。沃森和克里克所推测的是半保留型的复制。他们认为原有的两链DNA 会分开，每一链各作为一个模板用来复制新的部分，所以新合成的DNA 分子中有一旧链和一新链。在分散（弥散）模型中，亲代双链被切成许多双链片段，然后这些片段作为模板合成新链，形成由一条旧链和一条新链组成的双链片段，之后，这些双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”，复制的两个分子也是同时含有旧的和新的部分，但是其分配是随机组合的。

2.到底如何鉴别出DNA复制是哪一种呢

实验步骤：1958 年Meselson 和Stehl 用含有15N的培养基培养大肠杆菌，经过多次细胞分裂，细菌细胞的DNA 充分地被15N标记上。然后把这些细胞移入正常的含同位素14N的培养基中，连续繁殖两代。然后，在不同时刻（复制不同代数后）收集细菌样本，从中提取DNA，再将提出的DNA 进行CsCl 密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。

实验方法：同位素标记+密度梯度离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式

结果分析：

①如果子I代能分辩出两条带：一条轻带（14N/14N） 和一条重带（15N/15N ） ，则为___________

②如果子I代只有一条中等密度带，则可以排除________________，但不能肯定是________________

③如果子I代只有一条中等密度带，再继续做子II代DNA密度鉴定，若子II代可以分出1/2轻密度带和1/2中密度带，则可以肯定是____________  ;如果子II代不能分出中、轻密度两条带，则为_____________

（三）拓展篇（学生合作学习，教师引导，辅之以视频）

1.DNA复制小结

2.有关计算（以一个DNA分子复制n次来计）

（1）子代DNA分子數为______________个。

①含有亲代链的DNA分子数为________________个。

②不含亲代链的DNA分子数为________________ 个。

③含子代链的DNA分子数为______________-个。

（2）子代脱氧核苷酸链数为_______________条。

①亲代脱氧核苷酸链数为____________条。

②新合成的脱氧核苷酸链数为______________条。

（3）消耗的脱氧核苷酸

①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为_______________个。

②第n 次复制所需该脱氧核苷酸数为____________________个。

（四）挑战篇（学生小组讨论）

1. DNA复制会发生错误吗

2.DNA复制和染色体复制、细胞增殖的关系

3.评价假说—演绎法在DNA半保留复制经典实验验证中的运用

（五）检测性练习

1.下图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题。

①由图示得知，1个DNA 分子复制出乙、丙2个DNA 分子，其方式是________________，1958年，科学家采用含15N同位素的培养液培养多代大肠杆菌之后，再放在NH4Cl的培养基中繁殖，然后用____________________技术测定分裂间期DNA复制时的____________，证实了DNA的这种复制方式。这种复制方式的意义是________________。

②解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________________。除了图中所示酶外，丙DNA分子的合成还需要_______________酶。两条子链的合成遵循____________ 原则，方向______________（相同或相反）。

③细胞中DNA复制的场所是____________;DNA复制的时间是________________;在复制完成后，乙、丙分开的时期为____________________ 。

④若一个卵原细胞的一条染色体上的β珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是_______________。

2.用15N标记含有100 个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4 次，其结果不可能是（      ）

A.含有15N的DNA分子占1/8

B.含有14N的DNA分子占7/8

C.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个

D.复制结果共产生16个DNA分子

3.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续培养，若观察发现只有部分染色体一条染色单体上含有放射性，则该蚕豆根尖细胞在不含放射性标记的培养基中至少处于第几个细胞周期的中期（   ）

A.l      B.2      C.3      D.4

（责任编辑：梁慧婵）