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遺傳信息的傳遞DNA的復(fù)制的教學(xué)設(shè)計(jì)第三章 基因的本質(zhì)第3節(jié) DNA的復(fù)制一、教學(xué)分析（一）教材分析1在教材中的地位和作用本節(jié)課是人教版高中生物必修二第3章第3節(jié)的內(nèi)容。DNA分子復(fù)制是遺傳學(xué)的基本理論，本節(jié)課在聯(lián)系DNA結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡明DNA通過(guò)復(fù)制傳遞遺傳信息的功能。通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以加深學(xué)生對(duì)有絲分裂、減數(shù)分裂等知識(shí)的理解，進(jìn)一步體會(huì)基因位于染色體讓，對(duì)于學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)遺傳規(guī)律是具有重要作用，同時(shí)DNA復(fù)制又是后面變異部分的基礎(chǔ)，學(xué)好這一課時(shí)，有利于學(xué)生對(duì)基因突變、基因重組等內(nèi)容的理解和掌握。2教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整：以前在這節(jié)課的教學(xué)中，只是按照課本對(duì)1958年Meselson以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)前半部分進(jìn)行探究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高考中出現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)后半部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，同時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生很難將DNA的復(fù)制與真核細(xì)胞分裂這兩個(gè)微觀、動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行有效整合，結(jié)果導(dǎo)致高考失分，因此在此次教學(xué)設(shè)計(jì)中，增加了1958年Meselson以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)的后半部分，以及1958年Herbert Taylar以蠶豆根尖細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)。對(duì)這節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行合理的拓展和延伸，在教學(xué)中將基礎(chǔ)知識(shí)與經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，不僅不會(huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而且由于完成了對(duì)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制與細(xì)胞分裂過(guò)程中染色體的行為等知識(shí)的有效整合，回歸到生命活動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)，防止教學(xué)時(shí)人為地割裂，學(xué)生更易理解，同時(shí)由于反復(fù)使用假說(shuō)演繹法探究問(wèn)題，可以很好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的訓(xùn)練和科學(xué)思維方式的培養(yǎng)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析能力和邏輯推理能力得以很好提升。（二）學(xué)情分析1知識(shí)水平：學(xué)生已具有了有絲分裂、減數(shù)分裂、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等基本知識(shí)，也已經(jīng)知道密度梯度離心和同位素示蹤等實(shí)驗(yàn)方法。2能力水平：學(xué)生已經(jīng)初步學(xué)會(huì)運(yùn)用假說(shuō)演繹法探究問(wèn)題，具有一定的實(shí)驗(yàn)分析能力和邏輯推理能力。3心理水平：興趣是做好的老師，對(duì)于高二學(xué)生來(lái)說(shuō)，嚴(yán)密的邏輯推理和分析問(wèn)題所帶來(lái)的愉悅是一種高層次的精神體驗(yàn)，教學(xué)時(shí)，可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，通過(guò)環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題提出和解決，建立起一個(gè)自然流暢、邏輯清晰的教學(xué)過(guò)程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)到知識(shí)、能力、情感三維教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。（三）教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：（1）概述DNA分子的復(fù)制過(guò)程，并分析、歸納出DNA復(fù)制過(guò)程的特點(diǎn)。（2）知道DNA復(fù)制在遺傳上的意義。2.能力目標(biāo)：利用科學(xué)史經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用假說(shuō)演繹法探究問(wèn)題，培養(yǎng)科學(xué)的思維方式，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析能力和邏輯推理能力。3.情感目標(biāo)：通過(guò)DNA復(fù)制的方式探究，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,使學(xué)生體會(huì)科學(xué)研究的魅力。（四）教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)：1.教學(xué)重點(diǎn)：DNA的復(fù)制的條件、過(guò)程和特點(diǎn)。2.教學(xué)難點(diǎn)：DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)探究（五）課前準(zhǔn)備學(xué)案、DNA復(fù)制動(dòng)畫、PPT課件、學(xué)生準(zhǔn)備紅筆和黒筆（六）課時(shí)分配：1.5課時(shí)二.教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入提問(wèn)：1上節(jié)課學(xué)習(xí)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，DNA分子中堿基對(duì)的排列代表什么？2在學(xué)習(xí)有絲分裂和減數(shù)分裂時(shí)，我們?cè)岬紻NA要經(jīng)歷什么過(guò)程，才能將遺傳信息從親代傳遞給子代？3你認(rèn)為DNA的復(fù)制是什么意思？提出問(wèn)題：本節(jié)課我們來(lái)探討一下DNA是如何進(jìn)行復(fù)制的回答：遺傳信息回答：復(fù)制回答：由一個(gè)DNA形成二個(gè)形同的DNA通過(guò)引導(dǎo)，提出本節(jié)課研究主題探究DNA的復(fù)制方式假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1958年Meselson以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)1958年Herbert Taylar以蠶豆根尖細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)：1猜想親代DNA分子怎樣復(fù)制 ？在形成子代DNA的過(guò)程中，親代DNA的兩條鏈哪去了？2對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行補(bǔ)充，并出示當(dāng)時(shí)科學(xué)家提出來(lái)關(guān)于DNA復(fù)制方式的三種模型過(guò)渡：到底DNA的復(fù)制哪種是方式呢？如何來(lái)證明哪個(gè)假說(shuō)是正確的？引導(dǎo)：1我們可以用什么方法跟蹤親代DNA的去向？2組成DNA的元素有哪些？如何得到被同位素標(biāo)記的DNA？3同位素之間有哪些差異？ 在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上說(shuō)明：（1）有無(wú)放射性（確定了真核生物DNA的復(fù)制方式）（2）相對(duì)分子質(zhì)量不同（確定了原核生物DNA的復(fù)制方式）4. 如何根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量不同將15N標(biāo)記的雙鏈DNA 和14N標(biāo)記的雙鏈DNA 如何分開？出示離心結(jié)果圖5. 如果DNA的一條鏈含15N，另一條鏈含14N，離心后，應(yīng)處于何種位置？出示離心結(jié)果圖6每條鏈上既有15N又有14N，離心后，應(yīng)處于何種位置？出示：1958年Meselson大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)過(guò)程說(shuō)明圖提問(wèn)：你認(rèn)為三種假設(shè)子一代的離心結(jié)果各是什么樣？出示：子一代實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖片引導(dǎo)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明DNA的復(fù)制方式不是全保留復(fù)制；DNA的復(fù)制方式可能是半保留復(fù)制或彌散復(fù)制提問(wèn)：你認(rèn)為如果是半保留復(fù)制或彌散復(fù)制子二代離心結(jié)果是什么樣？出示：子二代實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖提問(wèn)：1如果實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行，讓大腸桿菌在14N培養(yǎng)基上再繁殖一代，提取DNA進(jìn)行梯度離心，管內(nèi)有幾條帶？位置是？比例如何？ 2如果繁殖n代呢？小結(jié)：1、復(fù)制n次以后DNA分子的總數(shù)為2n個(gè)。2、復(fù)制n次以后，含有母鏈的DNA分子占總數(shù)的 2/2n提問(wèn)：1、Meselson為了進(jìn)一步驗(yàn)證DNA的半保留復(fù)制的真實(shí)性，又把子一代的14N15N雜種鏈經(jīng)變性（使兩條鏈分離成單鏈）分開，然后再將變性前后的雙鏈和單鏈分別進(jìn)行離心。同學(xué)們想一想，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該如何？請(qǐng)預(yù)期并進(jìn)行合理解釋。出示實(shí)驗(yàn)結(jié)果2、若沒有前期試驗(yàn)，只將子一代雙鏈DNA變性后再離心，其結(jié)果能不能判斷DNA的復(fù)制方式？引導(dǎo)：如何才能判斷？過(guò)渡：大腸桿菌是原核生物，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析我們了解了原核生物DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，真核生物DNA是何種復(fù)試方式的呢？介紹實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1958年Herbert Taylar將蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，讓細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，通過(guò)放射自顯影技術(shù)觀察有絲分裂中期染色體的放射性，探究真核生物的DNA復(fù)制方式。出示下圖：提問(wèn)：1、每條染色體上的DNA形態(tài)？出示下圖2、第一個(gè)細(xì)胞周期的中期染色體形態(tài)？出示下圖3、由一個(gè)DNA復(fù)制好的兩個(gè)DNA在染色體上所處的結(jié)構(gòu)？4、假設(shè)DNA是半保留復(fù)制，第一個(gè)細(xì)胞周期的中期，每個(gè)染色體的兩條色單體中有幾條被標(biāo)記？（規(guī)定：用紅色筆畫出含放射性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)）介紹：放射自顯影技術(shù)出示：第一個(gè)細(xì)胞周期的中期放射自顯影結(jié)果引導(dǎo)：1、該結(jié)果是否能說(shuō)明DNA一定進(jìn)行半保留復(fù)制？為什么？是否可能是全保留復(fù)制或彌散復(fù)制？2、假設(shè)是全保留復(fù)制，第一個(gè)細(xì)胞周期的中期，每個(gè)染色體的兩條色單體中有幾條被標(biāo)記？預(yù)測(cè)放射自顯影結(jié)果3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不一致，能得出什么結(jié)論？4、假設(shè)是彌散復(fù)制，第一個(gè)細(xì)胞周期的中期，每個(gè)染色體的兩條色單體中有幾條被標(biāo)記？預(yù)測(cè)放射自顯影結(jié)果5、假設(shè)是半保留復(fù)制到第二個(gè)細(xì)胞周期的中期，每個(gè)染色體中有幾條染色單體被標(biāo)記？預(yù)測(cè)放射自顯影結(jié)果。（提示：第一個(gè)細(xì)胞周期后培養(yǎng)基中不再有放射性物質(zhì)）6、假設(shè)是彌散復(fù)制到第二個(gè)細(xì)胞周期的中期，每個(gè)染色體中有幾條染色單體被標(biāo)記？預(yù)測(cè)放射自顯影結(jié)果。出示第二個(gè)細(xì)胞周期的中期放射自顯影結(jié)果圖提問(wèn)：該結(jié)果能說(shuō)明什么問(wèn)題？出示下圖說(shuō)明：如果將第一個(gè)細(xì)胞周期和第二個(gè)細(xì)胞周的預(yù)測(cè)結(jié)果同時(shí)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，只有假設(shè)半保留復(fù)制的預(yù)期結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，說(shuō)明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制小結(jié)：通過(guò)前邊的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)無(wú)論是原核生物還是真核生物DNA的復(fù)制方式都是半保留復(fù)制推測(cè)：DNA分子復(fù)制方式回答同位素示蹤回答分別用含C、H、O、N、P的同位素的培養(yǎng)基培養(yǎng)需要標(biāo)記的細(xì)胞回答：相對(duì)分子質(zhì)量不同和有無(wú)放射性回答：離心分析：15N標(biāo)記DNA 和14N標(biāo)記DNA離心結(jié)果判斷：離心結(jié)果判斷：離心結(jié)果預(yù)期：三種假說(shuō)子一代離心結(jié)果比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果，得出相關(guān)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式不是全保留復(fù)制畫出子二代的DNA圖示預(yù)期半保留復(fù)制或彌散復(fù)制子二代離心結(jié)果比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果，得出結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，不是彌散復(fù)制。完成學(xué)案并回答說(shuō)出半保留復(fù)制和彌散復(fù)制子一代變性結(jié)果，預(yù)期離心結(jié)果比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果，得出結(jié)論：進(jìn)一步證明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制回答：不能分析、回答：將變性前后的雙鏈和單鏈分別進(jìn)行離心回答：細(xì)胞中的每個(gè)染色體上有一個(gè)雙鏈DNA分子回答：經(jīng)過(guò)復(fù)制后一個(gè)染色體有2條姐妹染色單體明確：復(fù)制好的兩個(gè)DNA總是分別在姐妹染色單體上學(xué)案上畫出第一個(gè)細(xì)胞周期的中期每條染色體上的DNA回答：每個(gè)染色體的兩條色單體都被標(biāo)記預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果分析回答：每個(gè)染色體有一條色單體被標(biāo)記預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果回答：DNA的復(fù)制方式不是全保留復(fù)制回答：每個(gè)染色體的兩條色單體都被標(biāo)記預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果【比較】實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果，得出相關(guān)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式不是全保留復(fù)制；DNA的復(fù)制方式可能是半保留復(fù)制或彌散復(fù)制學(xué)案上畫出第二個(gè)細(xì)胞周期的中期每條染色體上的DNA回答：每個(gè)染色體有一條色單體被標(biāo)記預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果分析回答：每個(gè)染色體的兩條色單體都被標(biāo)記預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果，得出結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，不是彌散復(fù)制鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象、猜測(cè)，激發(fā)學(xué)生自主探索的欲望提出探究問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生明白密度梯度離心的實(shí)驗(yàn)方法，為下面探究推理做準(zhǔn)備運(yùn)用假說(shuō)演繹法揭示原核生物DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制培養(yǎng)學(xué)生比較、分析、邏輯推理的能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度拓展思維，培養(yǎng)比較、分析、邏輯推理、概括的能力引導(dǎo)提出問(wèn)題通過(guò)學(xué)生將DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制與細(xì)胞分裂過(guò)程中的圖形結(jié)合，從而將DNA的復(fù)制與細(xì)胞分裂這兩個(gè)微觀、動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行有效整合，回歸生命活動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)，防止人為地割裂。培養(yǎng)了學(xué)生的抽象思維能力。通過(guò)圖文轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力運(yùn)用假說(shuō)演繹法揭示真核生物DNA復(fù)制方式也是半保留復(fù)制培養(yǎng)學(xué)生比較、分析、邏輯推理的能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度DNA復(fù)制的過(guò)程1、時(shí)間2、場(chǎng)所3、過(guò)程提問(wèn)：DNA什么時(shí)間復(fù)制的？提問(wèn)：DNA復(fù)制的主要場(chǎng)所在哪?分步放映DNA復(fù)制過(guò)程動(dòng)畫說(shuō)明：1、DNA雙鏈打開叫解旋2、解旋需要解旋酶提問(wèn)：解旋破壞了什么化學(xué)鍵？說(shuō)明：解旋需要能量（ATP）提問(wèn)：合成子連的過(guò)程需要何種物質(zhì)做原料？說(shuō)明：1、合成子連的過(guò)程需要DNA聚合酶2、邊解旋邊復(fù)制3、復(fù)制的方向提問(wèn)：DNA復(fù)制時(shí)如何保證子代DNA與親代DNA相同？引導(dǎo)模板：解開的每一條母鏈DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供精確的模板原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行回答：有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期回答：細(xì)胞核觀看：DNA雙鏈打開回答：氫鍵回答：脫氧核苷酸觀看：合成子連的過(guò)程思考回答模板堿基互補(bǔ)配對(duì)促進(jìn)對(duì)DNA復(fù)制的全過(guò)程的理解領(lǐng)會(huì)DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)配對(duì)能力與復(fù)制的密切關(guān)系DNA復(fù)制的意義提問(wèn)：你認(rèn)為親子代性狀相似的原因是什么？明確DNA復(fù)制的意義DNA分子通過(guò)復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了遺傳信息的連續(xù)性思考回答：親代的DNA經(jīng)過(guò)復(fù)制傳給了子代，因此親子代的遺傳信息相同引導(dǎo)說(shuō)出DNA復(fù)制的意義課堂小結(jié)出示表格完成學(xué)案后回答并核對(duì)落實(shí)基礎(chǔ)作業(yè)1、DNA是半保留復(fù)制，到第三個(gè)細(xì)胞周期的中期時(shí)，所有染色體都一樣嗎？每個(gè)染色體中有幾條染色單體被標(biāo)記？2. 學(xué)案習(xí)題完成學(xué)案拓展思維三. 板書設(shè)計(jì)第三節(jié)DNA的復(fù)制一、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是半保留復(fù)制二、DNA復(fù)制過(guò)程： 解旋母鏈與子鏈雙螺旋2個(gè)子代DNA合成子鏈親代DNA二、DNA復(fù)制意義：保證親子代遺傳信息的連續(xù)性附：學(xué)案第三節(jié) DNA的復(fù)制學(xué)案一、研究DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)（一）在離心管上標(biāo)出不同世代的大腸桿菌DNA分子進(jìn)行密度梯度離心后出現(xiàn)的條帶情況，并在表格中填寫條帶的比例。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_小結(jié)：1、復(fù)制n次以后DNA分子的總數(shù)為 _ 個(gè)。2、復(fù)制n次以后，含有母鏈的DNA分子占總數(shù)的_。（二）完成下圖（規(guī)定：用紅色筆畫出含放射性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)）二、DNA復(fù)制過(guò)程和意義DNA復(fù)制時(shí)間場(chǎng)所條件模板原料能量酶特點(diǎn)方式原則結(jié)果意義習(xí)題：1科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素失蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見下表。組別1組2組3組4組培養(yǎng)液中唯一氮源繁殖代數(shù)多代多代一代兩代培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子I代B的子II代操作提取DNA并離心離心結(jié)果僅為輕帶（/ ）僅為重帶（/ ）僅為中帶(/)1/2輕帶（/ ）1/2中帶(/)請(qǐng)分析并回答：（1） 要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過(guò)_代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的_是唯一氮源。（2） 綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第_組結(jié)果對(duì)得到的結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第_組和第_組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說(shuō)明DNA分子的復(fù)制方式是_。（3） 分析討論： 若子I代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來(lái)自于_據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是_復(fù)制。 若將子I代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果是_（選填“能”或“不能”）判斷DNA的復(fù)制方式。若在同等條件下將子II代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置是_，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是_帶。 若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，子I代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為_.2.把培養(yǎng)在含輕同位素氮（14N）環(huán)境中的細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含重氮（15N）環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于復(fù)制一輪的時(shí)間，然后放回原來(lái)環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于復(fù)制兩輪的時(shí)間后，細(xì)菌DNA組成分析表明（ ）DNA分子輕氮型中間型重氮型A3/41/4-B1/43/4-C-1/21/2D1/21/2-3.蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記