DNA的复制教案汇总.pdf

1遗传信息的传递DNA 的复制的教学设计第三章第三章 基因的本质基因的本质第第 3 3 节节 DNADNA 的复制的复制一、教学分析一、教学分析（一）教材分析（一）教材分析1在教材中的地位和作用本节课是人教版高中生物必修二第 3 章第 3 节的内容。DNA 分子复制是遗传学的基本理论，本节课在联系 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。通过这节课的学习，可以加深学生对有丝分裂、减数分裂等知识的理解，进一步体会基因位于染色体让，对于学生深刻认识遗传规律是具有重要作用，同时 DNA 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、基因重组等内容的理解和掌握。2教学内容的调整：以前在这节课的教学中，只是按照课本对 1958 年 Meselson 以大肠杆菌为实验材料的实验前半部分进行探究，结果发现高考中出现该实验后半部分的实验设计思想，同时发现学生很难将 DNA 的复制与真核细胞分裂这两个微观、动态过程进行有效整合，结果导致高考失分，因此在此次教学设计中，增加了 1958 年 Meselson 以大肠杆菌为实验材料的实验的后半部分，以及 1958 年 Herbert Taylar 以蚕豆根尖细胞为实验材料的实验。对这节课内容进行合理的拓展和延伸，在教学中将基础知识与经典实验有机的结合起来，不仅不会增加学生的学习负担，而且由于完成了对 DNA 的双螺旋结构、DNA 的复制与细胞分裂过程中染色体的行为等知识的有效整合，回归到生命活动的真实状态，防止教学时人为地割裂，学生更易理解，同时由于反复使用假说演绎法探究问题，可以很好地对学生进行科学方法的训练和科学思维方式的培养，学生实验分析能力和逻辑推理能力得以很好提升。（二）学情分析（二）学情分析1知识水平：学生已具有了有丝分裂、减数分裂、DNA 双螺旋结构等基本知识，也已经知道密度梯度离心和同位素示踪等实验方法。2能力水平：学生已经初步学会运用假说演绎法探究问题，具有一定的实验分析能力和逻辑推理能力。3心理水平：兴趣是做好的老师，对于高二学生来说，严密的逻辑推理和分析问题所带来的愉悦是一种高层次的精神体验，教学时，可以通过创设问题情境，通过环环相扣的问题提出和解决，建立起一个自然流畅、逻辑清晰的教学过程，提高学生的学习兴趣，从而达到知识、能力、情感三维教学目标的实现。（三）教学目标（三）教学目标1.知识目标：（1）概述 DNA 分子的复制过程，并分析、归纳出 DNA 复制过程的特点。（2）知道 DNA 复制在遗传上的意义。2.能力目标：利用科学史经典实验，加强学生运用假说演绎法探究问题，培养科学的思维方式，进一步培养学生的实验分析能力和逻辑推理能力。3.情感目标：通过 DNA 复制的方式探究，培养学生严谨的科学态度,使学生体会科学研究的魅力。2（四）教学的重点和难点：（四）教学的重点和难点：1.教学重点：DNA 的复制的条件、过程和特点。2.教学难点：DNA 半保留复制的实验探究（五）课前准备（五）课前准备学案、DNA 复制动画、PPT 课件、学生准备红笔和黒笔（六）课时分配：（六）课时分配：1.5 课时二二.教学过程教学过程教学教学环节环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计设计意图意图导入提问：1上节课学习了 DNA 的双螺旋结构，DNA 分子中碱基对的排列代表什么？2在学习有丝分裂和减数分裂时，我们曾提到 DNA 要经历什么过程，才能将遗传信息从亲代传递给子代？3你认为 DNA 的复制是什么意思？提出问题：本节课我们来探讨一下 DNA 是如何进行复制的回答：遗传信息回答：复制回答：由一个 DNA形成二个形同的DNA通过引导，提出本节课研究主题探究DNA的复制方式假设假设实验实验验证验证引导：1猜想亲代 DNA 分子怎样复制？在形成子代 DNA 的过程中，亲代 DNA 的两条链哪去了？2对学生的回答进行补充，并出示当时科学家提出来关于 DNA 复制方式的三种模型过渡：到底 DNA 的复制哪种是方式呢？如何来证明哪个假说是正确的？引导：1我们可以用什么方法跟踪亲代 DNA 的去向？2组成 DNA 的元素有哪些？如何得到被同位素标记的 DNA？推测：DNA 分子复制方式回答同位素示踪回答分别用含C、H、O、N、P 的同鼓励学生大胆想象、猜测，激发学生自主探索的欲望提出探究问题319581958年年MeselsMeselsonon 以以大肠杆大肠杆菌为实菌为实验材料验材料的实验的实验3同位素之间有哪些差异？在学生回答的基础上说明：（1）有无放射性（确定了真核生物 DNA的复制方式）（2）相对分子质量不同（确定了原核生物 DNA 的复制方式）4.如何根据相对分子质量不同将15N 标记的双链 DNA 和14N 标记的双链 DNA 如何分开？出示离心结果图5.如果 DNA 的一条链含15N，另一条链含14N，离心后，应处于何种位置？出示离心结果图6每条链上既有15N 又有14N，离心后，应处于何种位置？出示：1958 年 Meselson 大肠杆菌的实验过程说明图提问：你认为三种假设子一代的离心结果各是什么样？出示：子一代实验结果图片位素的培养基培养需要标记的细胞回答：相对分子质量不同和有无放射性回答：离心分析：15N 标记 DNA 和14N 标记 DNA 离心结果判断：离心结果判断：离心结果预期：三种假说子一代离心结果引导学生明白密度梯度离心的实验方法，为下面探究推理做准备运用假说演绎法揭示原核生物 DNA复制方式是半保留复制41958年年Herbert Taylar引导：实验结果说明 DNA 的复制方式不是全保留复制；DNA 的复制方式可能是半保留复制或弥散复制提问：你认为如果是半保留复制或弥散复制子二代离心结果是什么样？出示：子二代实验结果图提问：1如果实验继续进行，让大肠杆菌在14N 培养基上再繁殖一代，提取 DNA 进行梯度离心，管内有几条带？位置是？比例如何？2如果繁殖 n 代呢？小结：1、复制 n 次以后 DNA 分子的总数为 2n个。2、复制 n 次以后，含有母链的 DNA 分子占总数的 2/2n提问：1、Meselson 为了进一步验证 DNA 的半保留复制的真实性，又把子一代的14N15N 杂种链经变性（使两条链分离成单链）分开，然后再将变性前后的双链和单链分别进行离心。同学们想一想，实验结果应该如何？请预期并进行合理比较实验结果和预期结果，得出相关结论：DNA 的复制方式不是全保留复制画出子二代的 DNA图示预期半保留复制或弥散复制子二代离心结果比较实验结果和预期结果，得出结论：DNA 的复制方式是半保留复制，不是弥散复制。完成学案并回答说出半保留复制和弥散复制子一代变性结果，预期离心结果比较实验结果和预期结果，得出结论：进一步证明 DNA 的复制方式是半保留复制回答：不能分析、回答：将变性培养学生比较、分析、逻辑推理的能力，培养严谨的科学态度拓展思维，培养比较、分析、逻辑推理、概括的能力引导提5以蚕豆以蚕豆根尖细根尖细胞为实胞为实验材料验材料的实验的实验解释。出示实验结果2、若没有前期试验，只将子一代双链DNA 变性后再离心，其结果能不能判断DNA 的复制方式？引导：如何才能判断？过渡：大肠杆菌是原核生物，通过实验分析我们了解了原核生物 DNA 的复制方式是半保留复制，真核生物 DNA 是何种复试方式的呢？介绍实验过程：1958 年 Herbert Taylar 将蚕豆根尖细胞在含 3H 标记的脱氧核苷酸的培养基中培养，让细胞进行有丝分裂，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，通过放射自显影技术观察有丝分裂中期染色体的放射性，探究真核生物的 DNA 复制方式。出示下图：提问：1、每条染色体上的 DNA 形态？出示下图2、第一个细胞周期的中期染色体形态？出示下图3、由一个 DNA 复制好的两个 DNA在染色体上所处的结构？4、假设 DNA 是半保留复制，第一个细胞周期的中期，每个染色体的两条色单体中有几条被标记？前后的双链和单链分别进行离心回答：细胞中的每个染色体上有一个双链 DNA分子回答：经过复制后一个染色体有 2 条姐妹染色单体明确：复制好的两个DNA 总是分别在姐妹染色单体上学案上画出第一个细胞周期的中期每条染色体上的 DNA出问题通过学生将DNA的双螺旋结构、DNA的复制与细胞分裂过程中的图形结合，从而将DNA的复制与细胞分裂这两个微观、动态过程进行有效整合，回归生命活动的真实状态，防止人为地割裂。培养了学生的抽象思维能力。6（规定：用红色笔画出含放射性物质的结构）介绍：放射自显影技术出示：第一个细胞周期的中期放射自显影结果引导：1、该结果是否能说明 DNA 一定进行半保留复制？为什么？是否可能是全保留复制或弥散复制？2、假设是全保留复制，第一个细胞周期的中期，每个染色体的两条色单体中有几条被标记？预测放射自显影结果3、实验结果与预期结果不一致，能得出什么结论？4、假设是弥散复制，第一个细胞周期的中期，每个染色体的两条色单体中有几条被标记？预测放射自显影结果回答：每个染色体的两条色单体都被标记预期试验结果分析回答：每个染色体有一条色单体被标记预期试验结果回答：DNA 的复制方式不是全保留复制通过图文转化，培养学生的动手能力运用假说演绎法揭示真核生物 DNA复制方式也是半保留复制培养学生比较、分析、逻辑推理的能力，培养严谨的科学态度75、假设是半保留复制到第二个细胞周期的中期，每个染色体中有几条染色单体被标记？预测放射自显影结果。（提示：第一个细胞周期后培养基中不再有放射性物质）6、假设是弥散复制到第二个细胞周期的中期，每个染色体中有几条染色单体被回答：每个染色体的两条色单体都被标记预期试验结果【比较】实验结果和预期结果，得出相关结论：DNA 的复制方式不是全保留复制；DNA 的复制方式可能是半保留复制或弥散复制学案上画出第二个细胞周期的中期每条染色体上的 DNA回答：每个染色体有一条色单体被标记预期试验结果分析回答：每个染色体的两条色单体都被标记8标记？预测放射自显影结果。出示第二个细胞周期的中期放射自显影结果图提问：该结果能说明什么问题？出示下图出示下图说明：如果将第一个细胞周期和第二个细胞周的预测结果同时与实验结果比较，只有假设半保留复制的预期结果与实验结果相同，说明 DNA 的复制方式是半保留复制小结：通过前边的实验科学家发现无论是原核生物还是真核生物 DNA 的复制方式都是半保留复制预期试验结果比较实验结果和预期结果，得出结论：DNA 的复制方式是半保留复制，不是弥散复制9DNA复复制制的的过过程程1、时、时间间2、场、场所所3、过、过程程提问：DNA 什么时间复制的？提问：DNA 复制的主要场所在哪?分步放映 DNA 复制过程动画说明：1、DNA 双链打开叫解旋2、解旋需要解旋酶提问：解旋破坏了什么化学键？说明：解旋需要能量（ATP）提问：合成子连的过程需要何种物质做原料？说明：1、合成子连的过程需要 DNA 聚合酶2、边解旋边复制3、复制的方向提问：DNA 复制时如何保证子代 DNA与亲代 DNA 相同？引导模板：解开的每一条母链DNA 分子独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板原则：碱基互补配对碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行回答：有丝分裂和减数第一次分裂的间期回答：细胞核观看：DNA 双链打开回答：氢键回答：脱氧核苷酸观看：合成子连的过程思考回答模板碱基互补配对促进对DNA 复制的全过程的理解领会DNA分子独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力与复制的密切关系DNA 复制的复制的意义意义提问：你认为亲子代性状相似的原因是什么？明确DNA 复制的意义DNA 分子通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了遗传信息的连续性思考回答：亲代的 DNA 经过复制传给了子代，因此亲子代的遗传信息相同引导说出DNA复制的意义课堂小结课堂小结出示表格完成学案后回答并核对落实基础作业作业1、DNA 是半保留复制，到第三个细胞周期的中期时，所有染色体都一样吗？每个染色体中有几条染色单体被标记？完成学案拓展思维102.学案习题三三.板书设计板书设计第三节 DNA 的复制一、实验结论：DNA 是半保留复制二、DNA 复制过程：亲代 DNA二、DNA 复制意义：保证亲子代遗传信息的连续性附：学案第三节第三节 DNADNA 的复制学案的复制学案一、研究一、研究 DNADNA 复制方式的实验复制方式的实验（一）在离心管上标出不同世代的大肠杆菌 DNA 分子进行密度梯度离心后出现的条带情况，并在表格中填写条带的比例。实验结论：_小结：1、复制 n 次以后 DNA 分子的总数为 _ 个。2、复制 n 次以后，含有母链的 DNA 分子占总数的_。（二）完成下图（规定：用红色笔画出含放射性物质的结构）解旋合成子链母链与子链双螺旋2 个子代 DNA11二、DNA 复制复制过过程和意程和意义义DNA 复制时间场所模板原料能量条件酶方式特点原则结果意义习题：1 科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素失踪技术及密度梯度离心方法进行了 DNA 复12制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别1 组2 组3 组4 组培养液中唯一氮源144NH CL154NH CL144NH CL144NH CL繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB 的子 I 代B 的子 II 代操作提取 DNA 并离心离心结果仅为轻带（/）14N14N仅为重带（/）15N15N仅为中带(/)15N14N1/2 轻带（/）14N14N1/2 中带(/)15N14N请分析并回答：1要得到 DNA 中的 N 全部被放射性标记的大肠杆菌 B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。2综合分析本实验的 DNA 离心结果，第_组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA 分子的复制方式是_。3分析讨论：若子 I 代 DNA 的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA 来自于_据此可判断 DNA 分子的复制方式不是_复制。若将子 I 代 DNA 双链分开后再离心，其结果是_（选填“能”或“不能”）判断 DNA 的复制方式。若在同等条件下将子 II 代继续培养，子 n 代 DNA 离心的结果是：密度带的数量和位置是_，放射性强度发生变化的是_带。若某次实验的结果中，子 I 代 DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的 DNA 单链中的 N 尚有少部分为_.2.把培养在含轻同位素氮（14N）环境中的细菌转移到含重氮（15N）环境中培养相当于复制一轮的时间，然后放回原来环境中培养相当于复制两轮的时间后，细菌 DNA 组成分析表明（）DNA 分子分子13轻轻氮型氮型中中间间型型重氮型重氮型A3/41/4-B1/43/4-C-1/21/2D1/21/2-3.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分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 （）A每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记4、用 P 标记了玉米体细胞(含 20 条染色体)的 DNA 分子双链，再将这些细胞转入不含32P 的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P 标记的染色体条数分别是 A.中期 20 和 20、后期 40 和 20 B.中期 20 和 10、后期 40 和 20 C.中期 20 和 20、后期 40 和 10 D.中期 20 和 10、后期 40 和 10