高中生物人教版高中必修2遗传与进化第3章基因的本质-DNA的复制教案

《遗传信息的传递—DNA的复制》的教学设计

第三章基因的本质

第3节DNA的复制

一、教学分析

（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HerbertTaylar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

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

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。

（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

学案、DNA复制动画、PPT课件、学生准备红笔和黑笔

（六）课时分配：课时

二.教学过程

教学教师活动学生活动设计

环节意图

导入提问：通过引

1.上节课学习了DNA的双螺旋结构，回答：遗传信息导，提

DNA分子中碱基对的排列代表什么？出本节

2.在学习有丝分裂和减数分裂时，我们回答：复制课研究

曾提到DNA要经历什么过程，才能将遗主题

传信息从亲代传递给子代？

3.你认为DNA的复制是什么意思？回答：由一个DNA形

提出问题：成二个形同的DNA

本节课我们来探讨一下DNA是如何进行

复制的

探假设引导：

究1.猜想亲代DNA分子怎样复制？在形推测：鼓励学

D成子代DNA的过程中，亲代DNA的两条DNA分子复制方式生大胆

N链哪去了？想象、

A2.对学生的回答进行补充，并出示当时猜测，

的科学家提出来关于DNA复制方式的三种模激发学

复型生自主

制半保留复制II11探索的

方欲望

全保留纪制||一||

式

弥散复制||||＜：

过渡：

提出探

到底DNA的复制哪种是方式呢？究问题

如何来证明哪个假说是正确的？

引导：

实验1.我们可以用什么方法跟踪亲代DNA的

验证回答

去向？同位素示踪

2.组成DNA的元素有哪些？如何得到被

回答

同位素标记的DNA?分别用含C、H、0、N、

P的同位素的培养基

培养需要标记的细胞

3.同位素之间有哪些差异？

在学生回答的基础上说明：回答：相对分子质量

不同和有无放射性

（1）有无放射性（确定了真核生物DNA引导学

的复制方式）生明白

密度梯

（2）相对分子质量不同（确定了原核生度离心

物DNA的复制方式）的实验

方法，

4.如何根据相对分子质量不同将l5N标

回答：离心为下面

记的双链DNA和l4N标记的双链DNA

分析：I5N标记DNA探究推

如何分开？

和l4N标i己DNA离心理做准

出不离心结果图

14N/14N结果备

15N/15N

5

5.如果DNA的一条链含IN,另一条链

含MN,离心后,应处于何种位置？判断：离心结果

出示离心结果图

14N/14N

14N/15N

•15N/15N

6.每条链上既有I5N又有I4N,离心后，

应处于何种位置？判断：离心结果

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？预期：三种假说子一

代离心结果运用假

1958年假说：限期实验站R说演绎

Mesels出示：子一代实验结果图片余保阳以制IIIIII-去揭示

on以提取DNA,进行密度梯度离心京核生

大肠杆半保留刈JH||||||_勿DNA

菌为实复制方

J再收奴制||'||||-

验材料或是半

的实验保留复

制

师对照系统子一代呻对照系统

比较实验结果和预期培养学

引导：结果，得出相关结论：生比

实验结果说明DNA的复制方式不是全保DNA的复制方式不是较、分

留复制；DNA的复制方式可能是半保留全保留复制析、逻

复制或弥散复制辑推理

提问：你认为如果是半保留复制或弥散复画出子二代的DNA的能

制子二代离心结果是什么样？图示力，

预期半保留复制或弥培养严

散复制子二代离心结谨的科

出示：子二代实验结果图果学态度

1

假说：蒯实验跳

播留IIH11-11IIIII

子一代子二代

鬻IlliII-IIIIIIII

Y子早

一

提取DNA,进行馥佛度离心

二

」恨DNA■比较实验结果和预期拓展思

■触％

------DNA------结果，得出结论：维，培

(50«0)DNA

的复制方式是半保留养比

151LI复制，不是弥散复制。较、分

F-

代3代炳照系统

呷对照系统子析、逻

辑推

提问：完成学案并回答理、概

1.如果实验继续进行，让大肠杆菌在l4N括的能

培养基上再繁殖一代，提取DNA进行梯力

度离心，管内有几条带？位置是？比例如

何？

2.如果繁殖n代呢？说出半保留复制和弥

小结:散复制子一代变性结

1、复制n次以后DNA分子的总数为2n果，预期离心结果

个。比较实验结果和预期

2、复制n次以后，含有母链的DNA分子结果，得出结论：进

占总数的2/2n一步证明DNA的复

提问：制方式是半保留复制

1958年1、Meselson为了进一步验证DNA的半保

Herbert留复制的真实性，又把子一代的14NII回答：不能

Taylar15N杂种链经变性（使两条链分离成单链）分析、回答：将变性

以蚕豆分开,然后再将变性前后的双链和单链分前后的双链和单链分

根尖细别进行离心。同学们想一想，实验结果应别进行离心

胞为实该如何？请预期并进行合理解释。

验材料出示实验结果引导提

的实验出问题

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HerbertTaylar将蚕豆根尖细通过学

胞在含3H标记的脱氧核甘酸的培养基中生将

培养,让细胞进行有丝分裂，完成一个细DNA

胞周期，然后在不含放射性标记的培养基的双螺

中继续培养，通过放射自显影技术观察有回答：旋结

丝分裂中期染色体的放射性，探究真核生细胞中的每个染色体构、

物的DNA复制方式。上有一个双链DNADNA

出示下图：分子的复制

与细胞

分裂过

程中的

提问：图形结

1、每条染色体上的DNA形态?回答：合，从

出示下图经过复制后一个染色而将

体有2条姐妹染色单DNA

体的复制

与细胞

分裂这

明确：复制好的两个两个微

2、第一个细胞周期的中期染色体形态？DNA总是分别在姐妹观、动

出示下图染色单体上态过程

进行有

学案上画出第一个细效整

胞周期的中期每条染合，回

色体上的DNA归生命

3、由一个DNA复制好的两个DNA活动的

在染色体上所处的结构？真实状

态，防

4、假设DNA是半保留复制，第一个细胞止人为

周期的中期，每个染色体的两条色单体中地割

有几条被标记？裂。培

（规定：用红色笔画出含放射性物质的结养了学

构）回答：每个染色体的生的抽

两条色单体都被标记象思维

预期试验结果能力。

通过图

文转

化，

培养学

生的动

介绍：放射自显影技术手能力

出示：第一个细胞周期的中期放射自显影

结果运用假

说演绎

法揭不

真核生

分析回答：每个染色物DNA

体有一条色单体被标复制方

记式也是

引导:半保留

1、该结果是否能说明DNA一定进行半保复制

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预期试验结果

回答：DNA的复制方

式不是全保留复制

3、实验结果与预期结果不一致，能得出培养学

什么结论？生比

较、分

4、假设是弥散复制，第一个细胞周期的回答：每个染色体的析、逻

中期，每个染色体的两条色单体中有几条两条色单体都被标记辑推理

被标记？预测放射自显影结果预期试验结果的能

力，

培养严

谨的科

学态度

【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

5、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）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

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标

记？预测放射自显影结果。预期试验结果

比较实验结果和预期

出示第二个细胞周期的中期放射自显影结果，得出结论：DNA

结果图的复制方式是半保留

复制，不是弥散复制

提问：该结果能说明什么问题？

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

D

1、时间提问：DNA什么时间复制的？回答：有丝分裂和减

N

数笫一次分裂的间期促进对

A

提问：DNA复制的主要场所在哪？回答：细胞核DNA复

复

2、场所分步放映DNA复制过程动画制的全

制

3、过程说明：观看：DNA双链打开过程的

的

1、DNA双链打开叫解旋理解

过

2、解旋需要解旋酶

程

提问：解旋破坏了什么化学键？回答：氢键

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回答：脱氧核昔酸

料？

说明：

观看：合成子连的过

1、合成子连的过程需要DNA聚合酶

程领会

2、边解旋边复制

DNA

、复制的方向

3分子独

提问：复制时如何保证子代与

DNADNA思考回答特的双

亲代DNA相同？

模板螺旋结

引导

碱基互补配对构和碱

模板：解开的每一条母链

基互补

分子独特的双螺旋结构，为复制提

DNA配对能

供精确的模板

力与复

原则：碱基互补配对

制的密

碱基互补配对，保证了复制能够准确地进

切关系

行

DNA复制的提问：你认为亲子代性状相似的原因是什思考回答：引导说

意义么？亲代的DNA经过复出

明确DNA复制的意义制传给了子代，因此DNA

DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代亲子代的遗传信息相复制的

传给了子代，从而保证了遗传信息的连续同意义

性

课堂小结出示表格完成学案后回答并核落实基

DNA复制对础

时间

主要场所

模板

原料

条件

能显

的

特点

原则

结果

意义

作业1、DNA是半保留复制，到第三个细胞周完成学案拓展思

期的中期时，所有染色体都一样吗？每个维

染色体中有几条染色单体被标记？

2.学案习题

三.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：

解旋母链与子链双螺旋

亲代DNA___________►合成子链___________________>2个子代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DNA的复制学案

一、研究DNA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。

n

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）

不含放射

性物质的

第一个细胞周期第二个细胞周期第三个细胞周期

二、DNA复制过程和意义

DNA复制

时间

场所

模板

原料

条件

能量

酶

方式

特点

原则

结果

意义

习题：

1.科学家以大肠杆菌为实脸对象，运用同位素失踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验,

实验内容及结果见下表。

组另41组2组3组4组

培养液中唯54

“NH4cLNHCLNHCLI4NH4cL

'4.'4