2023學年完整版《DNA的復制》案例

《DNA的復制》教學案例【教學設(shè)計說明】教材分析、學情分析《DNA復制》內(nèi)容是本章的教學重點之一，主要包括DNA復制所需要的條件、復制過程及其特點等，進一步領(lǐng)會DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補配對能力與復制的密切關(guān)系。本課不僅與第一節(jié)“DNA的結(jié)構(gòu)”知識密切相關(guān)，也與以后學習細胞分裂和生物的生殖等知識有密切的聯(lián)系，還涉及了酶、ATP等有關(guān)知識，同時也是學生學習遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)。學生剛學習了“DNA的結(jié)構(gòu)”內(nèi)容，已經(jīng)知道DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補配對原則，所以進行“DNA復制”有關(guān)內(nèi)容的探討有了一定的基礎(chǔ)，又可以加深和鞏固前一節(jié)學習的內(nèi)容。在本節(jié)課中再穿插一些經(jīng)典實驗的探討，學生學習積極性必將會大增。教學目標設(shè)計的意圖“DNA復制”這節(jié)的內(nèi)容相對比較簡練、抽象，幾乎多為描述和結(jié)論性的內(nèi)容。為了克服課堂上教師單純的知識講述，也為了活躍教學氣氛、提高學生的學習積極性，通過對DNA結(jié)構(gòu)知識的復習引入課題，通過動態(tài)的課件演示來讓學生了解DNA復制的過程。為了豐富教學內(nèi)容，提高教學深度，特在本課的學習過程中引入兩個研究DNA合成的經(jīng)典實驗。對康貝格實驗的分析讓學生自己總結(jié)出DNA復制所需要的條件；對海賽爾-斯特爾實驗的分析來證實DNA半保留復制的特點，進一步理解DNA復制過程中堿基互補配對原則的規(guī)律，從而得出如此精確的復制可以保證生物遺傳的連續(xù)性和穩(wěn)定性?！癉NA復制”的教學重點是DNA復制的特點――半保留復制和DNA復制的過程――邊解旋邊復制。如此教學目標的設(shè)計希望學生在學習本課主要知識點的同時，也能夠達到培養(yǎng)學生對科學實驗分析、討論和評價的能力?！窘虒W目標】知識與技能理解DNA復制的特點；理解DNA復制的過程和意義。過程與方法通過動態(tài)的課件演示來了解DNA復制的過程。從經(jīng)典實驗――康貝格實驗分析得出DNA復制的條件。從經(jīng)典實驗――海賽爾-斯特爾的實驗分析證實DNA半保留復制的特點。態(tài)度情感價值觀學習科學家的思維方式；培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力?！局攸c與難點】

教學重點：DNA復制過程和半保留復制特點。

教學難點：半保留復制實驗分析?！舅媒虒W資源與手段】自制PPT3．教學過程設(shè)計意圖知識內(nèi)容教師教學設(shè)計學生活動設(shè)計意圖DNA分子結(jié)構(gòu)的復習DNA的名稱？DNA的組成單體？組成DNA的堿基種類？堿基互補配對的原則？DNA有幾條鏈組成？外側(cè)是什么？內(nèi)側(cè)是什么？DNA的功能？如何體現(xiàn)的？思考、回答復習DNA的空間結(jié)構(gòu)，引入DNA復制的新課。第二節(jié)DNA復制和蛋白質(zhì)合成1-----DNA復制根據(jù)DNA分子的結(jié)構(gòu)，請同學們猜測DNA是如何復制的呢？與電腦中的COPY一樣嗎？猜測、交流培養(yǎng)想象力激疑1、DNA復制的概念在學生回答的基礎(chǔ)上得出。介紹概念：“模板”。那么DNA復制是否隨時進行？有無特定的時間？聽、思考深入探究2、DNA復制的時間直接告訴學生：有絲分裂的間期和減Ⅰ的間期。告訴學生：這些內(nèi)容我們以后會學習的。DNA復制的時間通俗地講就是產(chǎn)生新細胞的時候。聽為細胞分裂學習鋪墊。3、DNA復制的場所DNA復制的場所？提示DNA主要存在的部位？主要是細胞核，還可以適當提及線粒體和葉綠體兩大細胞器。思考、回答新舊知識聯(lián)系。4、DNA復制的過程DNA是如何復制的？請看動畫演示，再進行總結(jié)。突出：邊解旋邊復制的特點。觀看、歸納培養(yǎng)觀察能力和歸納能力。5、DNA復制的方式復制一次可產(chǎn)生多少個DNA分子？DNA復制是半保留復制？全保留復制？還是分散型復制？復制產(chǎn)生的新鏈中母鏈、子鏈的數(shù)目分別是多少？保留了多少？引導得出：半保留復制。思考、回答看圖思考引導得出。6、DNA復制的結(jié)果DNA復制一次形成2個DNA分子？那連續(xù)復制2次、3次、甚至N次呢？可以動畫演示給予提示，或復制4次的圖像給予參考。能否得出一定的規(guī)律？思考回答由簡到繁、尋找規(guī)律，化繁為易。7、DNA復制的條件復制的場所主要在細胞核，為什么呢？也就是DNA復制需要具備哪些條件？等學生思考回答，如果不全面也沒有關(guān)系，可以從康貝格的實驗中思考得出。如果回答基本正確，那么康貝格的實驗分析可以作為檢測：①加入4種脫氧核苷酸的用途是什么？②加入DNA聚合酶的作用是什么？③加入的ATP的作用是什么？④為什么要加入單鏈DNA？思考、猜測觀看PPT思考、回答歸納復制的條件：原料、催化、能量、模板等。8、DNA復制的意義提示：DNA分子中蘊涵了什么？基因攜帶什么？（遺傳信息）。復制的意義：保證生物遺傳信息傳遞的連續(xù)性和穩(wěn)定性。思考復習上節(jié)課的內(nèi)容，引出意義所在。9、DNA復制的證明學習了DNA分子復制的知識后，大家對此還有什么疑義嗎？DNA復制真的是半保留復制嗎？我怎么來證實DNA是半保留復制的？最好采用什么實驗方法？（同位素示蹤法）介紹海賽爾-斯特爾的實驗：思考①離心管中不同位置的DNA分子的元素組成有什么不同？③為什么不同DNA分子的比例隨著復制次數(shù)而改變？③請預測第6代的大腸桿菌的DNA分子經(jīng)密度梯度離心后在離心管中的位置和比例如何？=4\*GB3④此實驗究竟證明什么？觀看、思考、總結(jié)學會質(zhì)疑深入思考實驗方法的探討拓展、鞏固鞏固練習見PPT可以教學實際作適當?shù)倪x擇。思考、回答復習、鞏固【教學反思】教學環(huán)節(jié)一環(huán)扣一環(huán)，學生對知識的理解也由易到難。從DNA的結(jié)構(gòu)復習開始，有利于本節(jié)課教學的順利開展。課件的輔助作用充分體現(xiàn)，如“DNA復制的動態(tài)過程”、“DNA的連續(xù)幾代的半保留復制”、“康貝格的實驗”等，可以化解教學難度。教學內(nèi)容相對比較簡練、抽象的一節(jié)課，在教學過程中插入了2個實驗的探討，教學安排顯得緊湊了許多。在教學過程中讓學生一次次的猜測、一次次的討論，大大激發(fā)了學生的學習積極性。在教學過程中可以看到學生能力培養(yǎng)的潛力，盡管學生對同位素實驗有所了解，但是在運用同位素實驗進行DNA分子半保留復制分析時，還是顯示出不小的難度。可以提醒學生閱讀書本P48的“閱讀與思考”，進行課后消化。當然兩個經(jīng)典實驗的穿插可據(jù)自己學生的情況而定，不作強行要求。最后的鞏固練習可以準備多一些，可根據(jù)即時的教學情況作適當刪減?！靖郊?、人類首次試管中合成DNA——康貝格實驗人類首次試管中合成DNA時間：1956年科學家：美國生化學家康貝格圖解：實驗：從大腸桿菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有四種豐富的脫氧核苷酸和適量的Mg2+的人工合成體系中，經(jīng)經(jīng)保溫孵育后測定DNA含量，發(fā)現(xiàn)并沒有DNA生長；當加入了少量DNA做引子和ATP作為能源物質(zhì)，再經(jīng)保溫孵育后，測定DNA含量，發(fā)現(xiàn)DNA含量增加了。且發(fā)現(xiàn)增加DNA的（A＋T）：（C＋G）的比值與所加入的單鏈DNA引子相同。分析：①事先放入四種脫氧核苷酸起何作用？(原料)②加入DNA聚合酶起何作用？(催化)③這是個什么反應(yīng)？(合成)④加入ATP的作用是什么？(能量)⑤為什么要加入DNA作引子？(模板)2、梅賽爾一斯特爾實驗（l）實驗過程：實驗分為兩組，①對照組：將大腸桿菌置于含14N的培養(yǎng)基上生長，使DNA堿基中只含14N；②實驗組：將大腸桿菌置于含15N的培養(yǎng)基上生長，使DNA堿基中只含15N；③將對照組含14N的大腸桿菌繼續(xù)于14N培養(yǎng)基中生長，繁殖三次，從四代大腸桿菌中分別提取DNA進行高速離心分離，結(jié)果如圖一④將實驗組含15N的大腸桿菌繼續(xù)于14N培養(yǎng)基中生長，繁殖三次，從四代大腸桿菌中分別提取DNA進行高速離心分離，結(jié)果如圖二（2）結(jié)果分析提問：①對照組DNA逐漸增加的原因是什么？增加數(shù)量有何特點？(復制、倍增)②DNA復制是否象復印機，一張原件復印出若干復印件？中層表示什么？新合成DNA中一半是舊鏈，另一半是新鏈③細胞核內(nèi)的雙鏈DNA在開始復制時可能存在的狀態(tài)是單鏈還是雙鏈？(單鏈)④如何變成單鏈？(解旋)3、DNA復制的起始，方向和速度

DNA在復制時，雙鏈DNA解旋成兩股分別進行。其復制過程的復制起點呈現(xiàn)叉子的形式，故稱復制叉。以復制叉向前移動的方向為標準，一條模板鏈為3’—〉5’走向，在其上DNA能以5’—〉3’方向連續(xù)合成，稱為前導鏈(leadingstrand)；另一條模板鏈為5’—〉3’走向，在其上DNA也是5’—〉3’方向合成，但與復制叉移動的方向正好相反，故隨著復制叉的移動形成許多不連續(xù)的岡崎片段，最后在連成一條完整的DNA鏈，該鏈稱為后隨鏈(laggingstrand)。實驗證明DNA的復制是由一個固定的起始點開始的。一般把生物體的單個復制單位稱為復制子。一個復制子只含一個復制起點。一般說，細菌，病毒即線粒體DNA分子均作為單個復制子完成其復制，真核生物基因組可以同時在多個復制起點上進行雙向復制，即它們的基因組包括多個復制子。多方面的實驗結(jié)果表明，大多數(shù)生物內(nèi)DNA的復制都是從固定的起始點以雙向等速方式進行的。復制叉以DNA分子上某一特定順序為起始點，向兩個方向等速生長前進。4、【課時測試】一、單項選擇題（19分）1．DNA分子的半保留復制方式使[]A．分子結(jié)構(gòu)具有相對穩(wěn)定性B．能精確進行自我復制，保證代與代之間的連續(xù)性C．能夠精確地指導蛋白質(zhì)合成D．產(chǎn)生可遺傳變異的機會2．在玉米根毛細胞所含有的核苷酸中，分別含有堿基A、G、C、T的核苷酸共有[]A．4種B．5種C．7種D．8種3．DNA分子具有多樣性和特異性是由于[]A．DNA具有特殊的雙螺旋結(jié)構(gòu)B．DNA是一種高分子化合物C．DNA分子能自我復制D．DNA分子的堿基對排列順序的不同4．生化實驗測定表明，DNA分子的堿基比率A+T/G+C的比值，及堿基序列存在著種間差異，這說明DNA的分子結(jié)構(gòu)具有[]A．相對的穩(wěn)定性B．可變性C．多樣性D．特異性5．分析一下DNA分子時，發(fā)現(xiàn)30%的脫氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知該分子中一條鏈上，鳥嘌呤含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的[]A．20%B．30%C．40%D．70%6．具有100個堿基對的1個DNA分子區(qū)段，內(nèi)含40個胸腺嘧啶，如果連續(xù)復制兩次，則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸[]A．60個B．80個C．120個D．180個7．DNA分子的雙鏈在復制時解旋，這時下述哪一對堿基從氫鍵連接處分開[]A．鳥嘌呤與胸腺嘧啶B．鳥嘌呤與尿嘧啶C．鳥嘌呤與胞嘧啶D．腺嘌呤與尿嘧啶8．一個DNA分子復制完畢后，新形成的DNA子鏈[]A．是DNA母鏈的片段B．和DNA母鏈之一完全相同C．和DNA母鏈稍有不同D．和DNA母鏈相同，但T為U所代替9．某DNA分子有2000個脫氧核苷酸，已知它的一條單鏈上堿基A∶G∶T∶C=1∶2∶3∶4，若該分子復制一次，則需要腺嘌呤脫氧核酸的數(shù)量是[]A．200個B．300個C．400個D．800個10．DNA的基本功能是[]A．傳遞遺傳信息B．控制蛋白質(zhì)合成C．提供模板合成RNAD．傳遞遺傳信息和使其表達11．一條染色體含有一條雙鏈DNA分子，那么一條染色單體含有[]A．1條雙鏈DNA分子B．1條單鏈DNA分子C．2條雙鏈DNA分子D．2條單鏈DNA分子12．選出下列論述中正確的一項[]A．DNA的兩條互補鏈的每一條都帶有相同的生物信息B．DNA的兩條互補鏈的每一條都帶有不相同的生物信息C．DNA的兩條互補鏈的每一條都帶有相反的生物信息D．DNA的兩條互補鏈的每一條都帶有一半相同的生物信息13．從蠶豆的葉肉細胞中分離出下列分子片段，其中屬于DNA分子片段的是[]A．CCGGAAUACB．GGGCAUACCC．CUUAGCCGACD．GCGATTACGGT14．生物體內(nèi)各組織的細胞所含的遺傳物質(zhì)均相同，根本原因是[]A．全部細胞均來源于同一個細胞B．體細胞分裂時同源染色體分離C．DNA復制和染色單體分離D．染色體加倍A．B．1C．D．16．將大腸桿菌放在15N培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代后，大腸父司鶧NA中所有的氮均為15N。然后將被15N標記的大腸桿菌DNA，轉(zhuǎn)放到14N培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)三代，在第三代大腸桿菌DNA總量中帶有15N標記的DNA占[]A．%B．25%C．5%D．75%17．某DNA分子片段中，胞嘧啶有240個，占全部堿基的30%，問在這片段中，腺嘌呤有[]A．240B．48C．800D．16018．一個雙鏈DNA分子為第一代，經(jīng)過3次自我復制，在第四代DNA分子中，有幾條第一代脫氧核苷酸的長鏈[]A．2B．4C．8D．1619．在噬菌體侵染細菌的實驗中，如果用32P和35S分別標噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼，結(jié)果復制出來的絕大多數(shù)噬菌體[]A．含32P和35SB．不含32P和35SC．含32P、不含35SD．含35S、不含32P二、填空題（8分）20．DNA的復制需要______、______、______和______等基本條件。21．從DNA復制過程可以看出，DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復制DNA提供了______；它的堿基互補配對能力保證了復制能夠______地完成。22．體細胞中DNA分子的復制過程是在______進行的；生殖細胞中DNA分子的復制過程是在______完成的。三、簡答題23．（16分）下圖是DNA分子復制圖解（1）填寫圖中數(shù)碼所示的名稱。1________________2________________3________________4________________（2）圖中一、二、三表示DNA復制的過程。①一表示______。這一過程中，DNA分子在______的作用下，兩條扭成螺旋的長鏈開始______。②二表示______。每條母鏈在一些______的作用下，鏈上的堿基按照______與周圍環(huán)境中游離的______來配對。③三表示__________________。（3）DNA分子復制發(fā)生在細胞分裂______期。這時兩個新的DNA分子隨著______的分開，就分配到______中去。24