DNA分子的复制教学设计

DNA分子的复制教学设计一、教学目标1.知识目标概述DNA分子的复制过程。说出DNA分子复制的条件、特点和意义。2.能力目标通过对DNA复制过程的学习，培养学生观察、分析、归纳和逻辑推理能力。尝试运用假说演绎法探究DNA复制方式，提高科学探究能力。3.情感态度与价值观目标体验科学研究中探索求真的精神，认同技术的进步在科学研究中的重要作用。探讨DNA复制的生物学意义，感受生命的奥秘，激发对生命科学的兴趣。二、教学重难点1.教学重点DNA分子复制的条件、过程和特点。2.教学难点DNA分子复制的过程。半保留复制的实验证据及演绎推理过程。三、教学方法讲授法、讨论法、演示法、探究法相结合四、教学过程（一）导入新课（5分钟）1.展示资料多媒体展示：一个亲代细胞通过分裂产生两个子代细胞，子代细胞与亲代细胞在遗传物质上保持一致。例如，人体的红细胞每天都在更新，新产生的红细胞与原来的红细胞形态、功能相同，这是因为遗传信息代代相传。提问引导：那么遗传信息是如何准确传递给子代细胞的呢？这与DNA分子的复制有密切关系。今天我们就来学习DNA分子的复制。（二）对DNA复制方式的推测及实验证据（15分钟）1.对DNA复制方式的推测提出问题引导学生回顾DNA分子的结构特点：两条链反向平行，双螺旋结构。提问：根据这样的结构特点，DNA分子如何进行复制才能保证遗传信息准确传递给子代呢？学生思考讨论让学生分组讨论，尝试提出自己认为可能的复制方式，并派代表发言。展示三种假说半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。全保留复制：新合成的DNA分子全部由新合成的两条链组成，原来的DNA分子两条链重新结合在一起。弥散复制：新合成的DNA分子中，原来的DNA链被切成片段，与新合成的片段随机结合形成新的DNA分子。2.DNA半保留复制的实验证据介绍实验材料和方法以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术。用含有放射性同位素\(^{15}N\)的培养基培养大肠杆菌，使大肠杆菌的DNA双链都被\(^{15}N\)标记。然后将大肠杆菌转移到含有\(^{14}N\)的普通培养基中培养，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，进行密度梯度离心，记录DNA条带的位置。展示实验预期结果让学生根据三种复制假说，分别推测在不同复制方式下，经过一次复制和两次复制后，DNA在密度梯度离心管中的条带分布情况。演示实验过程及结果用动画或图片展示Meselson和Stahl的实验过程及结果。一次复制后，DNA离心结果显示为一条中密度带，这与半保留复制的预期结果相符，否定了全保留复制假说（若为全保留复制，应出现一条重密度带和一条轻密度带）。两次复制后，DNA离心结果显示为一条中密度带和一条轻密度带，进一步证明了DNA的半保留复制方式。演绎推理引导学生回顾假说演绎法的过程，分析该实验如何体现假说演绎法。提出问题：如果是弥散复制，经过两次复制后，DNA在密度梯度离心管中的条带分布会是怎样的？让学生进行演绎推理，加深对DNA半保留复制方式的理解。（三）DNA分子复制的过程（20分钟）1.DNA复制的概念教师讲解：DNA分子的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。强调复制发生的时期：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。2.DNA复制的条件模板展示DNA分子结构模型，指出亲代DNA分子的两条链都可以作为模板。原料介绍四种游离的脱氧核苷酸（dATP、dTTP、dGTP、dCTP），它们是合成子代DNA的原料。能量说明DNA复制需要消耗能量，由细胞呼吸产生的ATP提供。酶重点讲解解旋酶和DNA聚合酶的作用。解旋酶能打开DNA双螺旋结构的氢键，使两条链解开；DNA聚合酶能将游离的脱氧核苷酸连接到正在合成的子链上，形成磷酸二酯键。3.DNA复制的过程解旋展示动画：解旋酶作用于DNA分子的特定部位，打开氢键，使DNA双螺旋解开，形成两条单链，为复制提供模板。合成子链以解开的每一条母链为模板，在DNA聚合酶的作用下，利用游离的脱氧核苷酸，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。形成子代DNA新合成的子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构，形成两个完全相同的子代DNA分子。总结过程教师在黑板上以简单的示意图形式总结DNA复制的过程，强调复制的方向是从子链的5'端向3'端延伸。（四）DNA分子复制的特点（10分钟）1.边解旋边复制结合DNA复制过程的动画，讲解DNA分子在解旋的同时就开始进行子链的合成，而不是等两条链完全解开后才开始复制。提问：这种复制方式有什么意义？引导学生思考其能提高复制效率。2.半保留复制再次强调半保留复制的概念，让学生理解新合成的每个DNA分子都保留了原来DNA分子中的一条链，保证了遗传信息的准确传递。举例说明：若亲代DNA分子的一条链上的碱基序列为ATGC，经过复制后，子代DNA分子中必然有一条链的碱基序列也是ATGC，从而将亲代的遗传信息传递给子代。（五）DNA分子复制的意义（5分钟）1.遗传信息的传递教师讲解：通过DNA分子的复制，遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性，使子代细胞或个体能够继承亲代的遗传特性。2.生物的遗传和变异强调DNA复制的准确性是生物遗传稳定性的基础，而偶尔出现的复制差错又为生物的变异提供了原材料，有利于生物的进化。（六）课堂小结（5分钟）1.知识回顾请学生回顾本节课所学内容，包括DNA复制的方式、条件、过程、特点和意义。教师结合板书进行总结强调：DNA复制方式为半保留复制，条件有模板、原料、能量和酶，过程包括解旋、合成子链、形成子代DNA，特点是边解旋边复制和半保留复制，意义在于传递遗传信息，保证生物遗传和变异。2.布置作业书面作业：完成课本上相关练习题，巩固对DNA分子复制知识的理解。拓展作业：查阅资料，了解DNA复制技术在现代生物技术中的应用，如PCR技术，下节课进行分享交流。五、教学反思通过本节课的教学，学生对DNA分子的复制有了较为系统的认识。在教学过程中，利用多种教学方法，如假说演绎法探究DNA复制方式