资源简介

第3节
DNA的复制
教学目标
1、基于科学史资料提供的实验证据，运用假说-演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。
2、通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
3、认同科学技术在人类生产生活中的重要作用。
教学设计思路
教学实施过程
学习阶段
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
[温故知新]提问学生DNA的双螺旋结构特点。
回忆作答。
引导学生利用已有知识构建新知识。
新知探究新知探究
一、对DNA复制方式的预测提出假说——半保留复制和全保留复制。展示这两种复制模式的示意图，并简讲述它们的主要区别是来自模板的母链与新合成的子链的结合方式不同。引导学生说出假说正确与否需要实验的验证，以及实验思路的关键是什么？二、DNA半保留复制的实验证据介绍梅塞尔森和斯塔尔的经典实验采用的实验技术和实验过程。[小组活动一]演绎推理——按照DNA复制的两种假说进行演绎推理，将预测的结果写在学案上。用希沃助手投屏展示，让学生解释为什么这么画。展示教师的预测结果，让他们比较与我的差别。引出条带的宽度代表着含量的多少。实验验证——展示梅塞尔森和斯塔尔实验的结果，引导学生分析实验结果。得出结论——DNA是以半保留复制方式进行复制的。[小结]带领学生总结出DNA复制方式的探究应用了科学研究常用的方法之一——假说-演绎法。由此延伸出学习生活中遇到问题也可以考虑应用该方法解决。DNA复制的过程布置任务，让学生带着问题阅读教材。1.DNA分子复制的概念?2.DNA分子复制的时间、场所？3.DNA分子复制需要哪些条件?4.DNA分子复制的过程?5.DNA分子复制的特点？6.DNA分子复制的意义？学生回答前三个问题。教师通过DNA复制的示意图讲解DNA复制的过程。指出DNA的复制包括解旋、合成子链，重新螺旋三个阶段，新的DNA分子有一条母链和一条子链组成。给出资料一第一段的内容，强调DNA链的延伸方向是5?端→3?端。[小组活动二]
带领学生画出不同时刻DNA复制示意图，标出子链的3?端和5?端及DNA聚合酶的位置，并用箭头表示子链延伸方向。引出冈崎片段这一名称，指出前导链的合成与解旋方向相同，是连续的。后滞链的合成与解旋方向相反，是不连续的。给出资料一第二段的内容，引出引物这一名词，并引导学生思考RNA片段的去向及缺口处的处理。播放DNA复制的视频。引导学生总结出DNA复制的特点和意义。
学生思考回答。小组活动，进行演绎推理。填写学案、展示预测结果。学生回答。观察结果，分析得出结论。学生思考，体会假说-演绎法应用广泛。学生阅读教材，思考老师提出的问题。学生作答。学生根据示意图和讲解了解DNA复制的过程。小组活动，完成不同时刻DNA复制过程示意图并展示。学生作答。
学生明确假说需要经过验证。运用分析、推理等方法，培养科学思维。形成条带的宽窄与含量有关这一概念。理解科学以实验为判别尺度。体会假说-演绎法，培养科学思维。任务驱动学习，明确目的，提高效率。掌握基础知识。了解DNA复制的过程，并回扣DNA半保留复制这一重点。依据DNA的结构特点和DNA聚合酶的作用特性对DNA复制过程进行拓展，让学生通过静态的图片体会体内DNA复制的动态变化。通过问题串的形式，让学生知道冈崎片段和引物等知识。给学生直观的视觉冲击，使之能够清楚了解DNA复制过程。掌握基础知识。
总结提升
指出科学发展是发现问题-解决问题-再发现问题-再解决问题的螺旋式上升过程。科技的发展推动着社会的发展和人类的进步。2020年，新型冠状肺炎病毒席卷全球，我国人民众志成城，已经使疫情得到了有效的控制。其中，核酸检测技术功不可没，该技术的基本原理就是DNA的复制。播放核酸检测小视频。视频播放完毕后，富有感情的说出：“我们抗疫工作取得了阶段性的重大胜利，除了离不开先进的科学技术，更离不开医务工作者们辛勤的付出，最后，向抗疫英雄们致敬！”
学生体会，感悟。
让学生体会科学的发展不是一蹴而就的，是一个艰难的、螺旋式上升的过程。认同科学技术在人类生产生活中的重要作用，感悟科技的力量。激发学生的爱国情怀。
板书设计
第3节
DNA的复制
一、对DNA复制方式的预测二、DNA半保留复制的实验证据三、DNA复制的过程（作图）
附：导学案
第4节
DNA的复制
[学习目标]
1、运用假说-演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。
2、通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
[活动一]
预测梅塞尔森和斯塔尔的实验结果（并在旁边写出链的标记情况）。
[活动二]画出同一DNA分子两不同时刻复制的示意图，标出子链的3?端和5?端，并用箭头表示子链延伸方向。
[小结]
DNA的复制
[知识延伸]
真核生物DNA复制的速度比原核生物慢，基因组比原核生物大，然而真核生物染色体DNA上有许多复制起点，他们可以分段进行复制。例如，细菌DNA复制叉移动速度为每分钟50000bp，哺乳类动物复制叉移动速度实际每分钟仅1000-3000bp,相差约20-50倍，然而哺乳类动物的复制子只有只有细菌的几十分之一，所以从每个复制单位而言，复制所需要的时间在同一数量级。真核生物与原核生物DNA复制还有一个明显的区别是：真核生物染色体在全部复制完成之前起点不再从新开始复制；而在快速生长的原核生物中，起点可以连续发动复制。真核生物在快速生长时，往往采用更多的复制起点。例如黑腹果蝇的早期胚胎细胞中邻近复制起点的平均距离为7.9Kb，培养的成体细胞中复制起点的平均距离为40Kb，说明成体细胞只利用一部分复制起点。幼年细胞生长较快，DNA复制也必须较快，在复制速度不变的情况下利用更多复制起点便可以加速复制的进行。
[课后练习]
1、DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（
）
A.
复制均在细胞核内进行
B.
碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C.
1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.
游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
2、画出一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程（例如一个含有15N和14N的DNA分子可表示为
），并思考含15N的DNA分子个数及比例。
14N/14N
15N/14N
15N/15N
14N/14N
14N/14N
15N/14N
14N/14N
2(共17张PPT)
第3节
DNA的复制
一、对DNA复制的推测
沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的这一假说。
亲代DNA分子
半
保
留
复
制
亲代DNA分子
有人持不同观点，提出全保留复制、分散复制等不同假说。
亲代DNA分子
全
保
留
复
制
分散
复
制
1.怎样验证假说呢？
2.关键思路？
区分亲代和子代的DNA链，标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。
二、DNA半保留复制的实验证据
1958年,梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料。
运用技术：
同位素标记技术、密度梯度离心技术
背景知识
15N
和
14N是N元素的两种稳定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。
15N/15N
15N/14N
14N/14N
实验过程
①先用15NH4Cl培养基培养大肠杆菌
②让大肠杆菌繁殖若干代（DNA几乎都是15N标记）
③将大肠杆菌转移到14NH4Cl的普通培养基中
④在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA
⑤将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心管中DNA的位置
实验结果预测
子一代DNA
子二代DNA
全保留复制
15N/15N
14N/14N
15N/15N
15N/15N
14N/14N
亲代DNA
15N/15N
分散复制
半保留复制
15N/15N
15N/14N
14N/14N
15N/14N
15N-14N
15N-14N
[活动一]
预测梅塞尔森和斯塔尔实验结果，并注明链的标记情况。
实验结果及结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的
（二）推测可能的复制方式
（三）预测可能实验结果并进行实验
（四）分析实验结果，得出结论
（一）DNA的是如何复制的?
半保留复制
全保留复制
分散复制
假说—演绎法
DNA复制方式的探究历程：
提出问题
作出假说
演绎推理
实验验证
得出结论
三、DNA复制的过程
阅读教材P55-56，回答以下问题：
1.DNA复制的概念、时间、场所？
2.DNA复制的条件？
3.DNA复制的过程？
4.DNA复制的特点、意义？
概念：
时间：
场所：
三、DNA复制的过程
DNA复制的条件：
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA分子的两条单链
游离的4种脱氧核苷酸
ATP（为DNA的复制提供能量）
解旋酶、DNA聚合酶等
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
主要在细胞分裂前的间期
主要在细胞核，在线粒体、叶绿体和原核生物的拟核中也发生
DNA复制过程：
解旋
→
重新螺旋
→
合成子链
3?
5?
资料1：
DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基（-OH）末端称为3?端，而磷酸基团的末端称为5?端。DNA聚合酶只能在羟基端添加单个的脱氧核苷酸，因此DNA的合成方向总是从子链的5?端向3?端延伸。
画出同一个DNA分子两相邻时刻复制的示意图，标出子链的3?端和5?端，并用箭头表示子链延伸方向。
而且DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3?端开始延伸DNA链。
[活动二]
(视频——DNA复制的过程)
DNA复制特点：
①半保留复制
②边解旋边复制
③半不连续复制
DNA复制的意义：
通过复制，一个DNA
分子就形成两个完全相同的DNA分子，将遗传信息从亲代传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
双螺旋结构：为DNA复制提供了精确的模板
碱基互补配对原则：保证了复制的准确进行
对DNA复制的探索还在继续……
资料2：
2017年，加州大学戴维斯分校的科学家们首次捕捉到DNA复制的镜头。此前人们一直认为，DNA聚合酶构建DNA双链的过程是以某种方式协同工作的。然而，这项新研究却有一些意外发现。有时候，一条单链会不可预测地停止延伸，而另一条单链还在持续；DNA复制的过程也会突然改变速率。这表明，DNA复制的双链之间并无协调性，每条单链的合成都是完全独立的。这项研究为DNA复制的机制提供了新的见解。
(视频——核酸检测)DNA的复制——测评练习
1、DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述，正确的是（
）
A.
复制均在细胞核内进行
B.
碱基互补配对原则保证了复制的准确性
C.
1个DNA分子复制1次产生4个DNA分子
D.
游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链
答案：B
2、画出一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程（例如一个含有15N和14N的DNA分子可表示为
），并思考含15N的DNA分子个数及比例。
答案：
复制三代后，含15N的DNA分子有2个，占比为1/4。
（延伸：无论复制多少代，含15N的DNA分子只有2个，占比为2/2n。）
亲代
N
N
4N
N
第二代
2
2
第三代
亲代
N
N
4N
N
第二代
2
2
第三代

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