DNA的复制教案教学内容.docx
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DNA的复制教案教学内容
《遗传信息的传递一一DNA勺复制》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®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^子的复制过程,并分析、归纳出DNAM制过程的特点。
(2)知道DNAM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DNAM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^保留复制的实验探究
(五)课前准备
学案、DNAM制动画、PPT课件、学生准备红笔和II笔
(六)课时分配:
1.5课时
二.教学过程
学节入
教环导
教师活动
探究DNA的复制方式
验证
提问:
1.上节课学习了DNA的双螺旋结构,DNA分子中碱基对的排列代表什么?
2.在学习有丝分裂和减数分裂时,我们曾提到DNA要经历什么过程,才能将遗传信息从亲代传递给子代?
3.你认为DNA的复制是什么意思?
提出问题:
本节课我们来探讨一下DNA是如何进行复制的
1.猜想亲代DNA分子怎样复制?
在形成子代DNA的过程中,亲代DNA的两条链哪去了?
2.对学生的回答进行补充,并出示当时科学家提出来关于DNAT制方式的三种模
半保留女制1
IT
1II
全保留XL制|
IT
1II
弥散短制|
IT
!
lII
过渡:
到底DNA的复制哪种是方式呢?
如何来证明哪个假说是正确的?
引导:
1.我们可以用什么方法跟踪亲代DNA勺
去向?
2.组成DNA勺元素有哪些?
如何得到被
同位素标记的DNA1
学生活动
回答:
遗传信息
回答:
复制
回答:
由一个DNA形成二个形同的DNA
推测:
DNA分子复制方式
回答
同位素示踪
回答
分别用含C、K。
M
P的同位素的培养基
设计意图
导,提出本节课研究主题
鼓励学生大胆想象、猜测,激发学生自主探索的欲望
提出探
究问题
3.同位素之间有哪些差异?
在学生回答的基础上说明:
(1)有无放射性(确定了真核生物DNA
的复制方式)
(2)相对分子质量不同(确定了原核生
物DNA的复制方式)
4,如何根据相对分子质量不同将记的双链DNA如何分开?
出示离心结果图
15N标
和14N标记的双链DNA
州〃4n
5.如果DNA的一条链含15N,另一条链
含14N,离心后,应处于何种位置?
出示离心结果图
6.每条链上既有
应处于何种位置?
培养需要标记的细胞
回答:
相对分子质量不同和有无放射性
回答:
离心
分析:
15N标记DNA和14N标记DNA离心结果
判断:
离心结果
"N/"N
"N严N
15NPEN
15n又有14n,离心后,
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?
1958年Meselson以大肠杆菌为实验材料的实验
出示:
子一代实验结果图片
引导学生明白密度梯度离心的实验方法,为下面探究推理做准备
代离心结果
运用假
1
说演绎
土t*御粒由]II'II一
法揭示
原核生
罕.详聊只MIIIIII_
物DNA
复制方
饰触岫II■B11
式止¥
保留复
制
预期:
三种假说子
WDNA.进行密度梯度高心
呻此照系统于一代哪对照系统
引导:
实验结果说明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
提问:
你认为如果是半保留复制或弥散复制子二代离心结果是什么样?
出示:
子二代实验结果图
程取嫩进府座斌融
呻牌检T-ft子二代翊嘛戳
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
画出子二代的DNA图示
预期半保留复制或弥散复制子二代离心结果
智勤融I贼腮
鄙IIIIIIIIIII
予卡口
-二
器IIIilillHII!
f-n子顼
比较实验结果和预期结果,得出结论:
DNA的复制方式是半保留复制,不是弥散复制。
1958年HerbertTaylar以蚕豆根尖细
提问:
1.如果实验继续进行,让大肠杆菌在14n
培养基上再繁殖一代,提取DNA进行梯
度离心,管内有几条带?
位置是?
比例如何?
2.如果繁殖n代呢?
小结:
1、复制n次以后DNA分子的总数为2n个。
2、复制n次以后,含有母链的DNA分子占总数的2/2n
提问:
1、Meselson为了进一步验证DNA的半保
留复制的真实性,又把子一代的14NII
15N杂种链经变性(使两条链分离成单链)分开,然后再将变性前后的双链和单链分别进行离心。
同学们想一想,实验结果应该如何?
请预期并进行合理解释。
完成学案并回答
说出半保留复制和弥散复制子一代变性结果,预期离心结果比较实验结果和预期结果,得出结论:
进一步证明DNA的复制方式是半保留复制
回答:
不能
分析、回答:
将变性前后的双链和单链分别进行离心
培养学生比较、分析、逻辑推理的能力,培养严谨的科学态度
拓展思维,培养比较、分析、逻辑推理、概括的能力
胞为实
验材料
的实验
出不'实验结果
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将蚕豆根尖细胞在含3H标记的脱氧核昔酸的培养基中培养,让细胞进行有丝分裂,完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续培养,通过放射自显影技术观察有丝分裂中期染色体的放射性,探究真核生
物的DNA复制方式。
出示下图:
提问:
1、每条染色体上的
出示下图
DNA形态?
3、由一个DNA复制好的两个DNA在染色体上所处的结构?
4、假设DNA是半保留复制,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?
(规定:
用红色笔画出含放射性物质的结
引导提
出问题
回答:
细胞中的每个染色体
上有一个双链DNA
分子
回答:
经过复制后一个染色体有2条姐妹染色单体
明确:
复制好的两个
DNA总是分别在姐妹染色单体上
学案上画出第一个细
胞周期的中期每条染色体上的DNA
通过学生将
DNA的双螺旋结构、
DNA的复制与细胞分裂过程中的图形结合,从而将
DNA的复制与细胞分裂这两个微观、动态过程进行有效整合,回归生命活动的真实状态,防止人为地割裂。
培
构)
回答:
每个染色体的两条色单体都被标记预期试验结果
介绍:
放射自显影技术
出示:
第一个细胞周期的中期放射自显影
结果
养了学生的抽象思维能力。
通过图文转化,培养学
生的动手能力
引导:
1、该结果是否能说明DNA一定进行半保留复制?
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
3、实验结果与预期结果不一致,能得出什么结论?
4、假设是弥散复制,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
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)
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。
提问:
该结果能说明什么问题?
出示下图
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
DNA复制的过程
1、
2、
时间
场所
3、过程
DNA复制的
意义
课堂小结
作业
提问:
DNA什么时间复制的?
提问:
DNA复制的主要场所在哪?
分步放映DNA复制过程动画
说明:
1、DNA双链打开叫解旋
2、解旋
提问:
说明:
提问:
料?
说明:
1、合成子连的过程需要DNA聚合酶
2、边解旋边复制
3、复制的方向
提问:
DNA复制时如何保证子代DNA
亲代DNA相同?
引导
模板:
解开的每一条母链
DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板
原则:
碱基互补配对
碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行
提问:
你认为亲子代性状相似的原因是什
么?
明确DNA复制的意义
DNA分子通过复制,使遗传信息从亲代传给了子代,从而保证了遗传信息的连续性
回答:
有丝分裂和减
数第一次分裂的间期
促进对
回答:
细胞核
DNA复
制的全
观看:
DNA双链打开
过程的
理解
回答:
氢键
需要解旋酶
解旋破坏了什么化学键?
解旋需要能量(ATP)
合成子连的过程需要何种物质做原
酎胃
主也址肝
条性
虹
康R
5
出示表格
1、DNA是半保留复制,到第三个细胞周期的中期时,所有染色体都一样吗?
每个染色体中有几条染色单体被标记?
2.学案习题
回答:
脱氧核昔酸
观看:
合成子连的过程
思考回答
模板
碱基互补配对
思考回答:
亲代的DNA经过复制传给了子代,因此亲子代的遗传信息相同
完成学案后回答并核对
完成学案
DNA
分子独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力与复制的密切关系
引导说
出
DNA
复制的
意义
落实基础
拓展思维
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DN恕制方式的实验
(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。
亲代
子1代
子1【代
子II]代
N代
轻镂
中遂
重链
15NII
8ZII
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)
二、DNA复制过程和意义
DNA复制
时间
场所
条件
模板
原料
能量
酶
特点
方式
原则
习题:
1.科学家以大肠杆菌为实验对象,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。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中唯
一氮源
14_
nh4cl
15_
nh4cl
14_
nh4cl
14_
nh4cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子I代
B的子II代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带
(14n/14n)
仅为重带
(15N/15N)
仅为中带
(15N/14N)
1/2轻带
(14n/14n)
1/2中带
(15n/14n)
请分析并回答:
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B,必须经过代培养,
且培养液中的。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果,第结果对得到的结论起到了关键作
用,但需把它与第和第的结果进行比较,才能说明DNA
分子的复制方式是
(3)分析讨论:
1若子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带,则“重带”DNA来自于
据此可判断DNA分子的复制方式不是制。
2若将子I代DNA双链分开后再离心,其结果是(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
3若在同等条件下将子II代继续培养,子n代DNA离心的结果是:
密度带的数量和位置是
放射性强度发生变化的是萤。
③若某次实验的结果中,子I代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽,可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为.
2.把培养在含轻同位素氮(14N)环境中的细菌转移到含重氮(15N)环境中培养相当于复
制一轮的时间,然后放回原来环境中培养相当于复制两轮的时间后,细菌DNA组成分析表明()
DNA分子
轻氮型
中间型
重氮型
A
3/4
1/4
—
B
1/4
3/4
—
C
—
1/2
1/2
D
1/2
1/2
—
3.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嚅嚏脱氧核昔培养基中完成一个细胞周期,然后在不含
放射性标记的培养基中继续分裂至中期,其染色体的放射性标记分布情况是()
A.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
4、用P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被32P标
记的染色体条数分别是
A.中期20和20、后期40和20
B.中期20和10、后期40和20
C.中期20和20、后期40和10
D.中期20和10、后期40和10
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