高中生物人教版遺傳與進(jìn)化第3章基因的本質(zhì)第3節(jié)DNA的復(fù)制 獲獎作品

《DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo):1.記住DNA復(fù)制的概念。2.簡述DNA復(fù)制的過程,并分析、歸納出DNA復(fù)制過程的特點(diǎn)。3.知道DNA復(fù)制在遺傳上的意義。能力目標(biāo):1.通過介紹Meselson、stehl的試驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、推理、歸納,培養(yǎng)科學(xué)的思維。2.通過引導(dǎo)學(xué)生觀察拉鏈和DNA復(fù)制的比較,鼓勵學(xué)生大膽想象、猜測,培養(yǎng)學(xué)生自主探索、合作學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力。情感目標(biāo):通過分組探究活動,培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識和科學(xué)態(tài)度學(xué)情分析。教學(xué)重難點(diǎn)1.DNA的復(fù)制方式的發(fā)現(xiàn)雖然是選學(xué)內(nèi)容,但是對學(xué)生學(xué)會科學(xué)的探究方法,啟迪學(xué)生科學(xué)的思考有很大的幫助,有助于學(xué)生分析問題、解決問題能力的提高,所以把它作為探究的重點(diǎn)之一,但在知識層面上不作為重點(diǎn)。2.DNA復(fù)制過程完成了遺傳信息的傳遞功能;對DNA復(fù)制過程的研究,蘊(yùn)含著科學(xué)研究的過程和方法教育;DNA復(fù)制的過程具有微觀、動態(tài)、連續(xù)、抽象的特點(diǎn)。同時,由此延伸出對DNA復(fù)制過程各環(huán)節(jié)脫氧核苷酸鏈的變化情況的理解,學(xué)生在此過程需要運(yùn)用抽象化的思維進(jìn)行思考。因此,對DNA復(fù)制的過程的探討既是本課時的教學(xué)重點(diǎn),也是難點(diǎn)。教學(xué)過程【導(dǎo)入】利用問題及課件導(dǎo)入新課1.DNA分子復(fù)制發(fā)生在什么時間?2.DNA分子復(fù)制過程怎么進(jìn)行?3.DNA分子復(fù)制過程需要哪些條件?4.DNA分子復(fù)制過程有何特點(diǎn)?5.DNA分子復(fù)制的概念是什么?根據(jù)學(xué)生回答情況進(jìn)行點(diǎn)撥、講述?！揪毩?xí)】學(xué)生討論交流并完成導(dǎo)學(xué)案課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.記住DNA復(fù)制的概念。2.簡述DNA復(fù)制的過程,并分析、歸納出DNA復(fù)制過程的特點(diǎn)。3.知道DNA復(fù)制在遺傳上的意義。學(xué)習(xí)重難點(diǎn):1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。2.DNA分子復(fù)制的條件、過程和特點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)過程(一)對DNA分子復(fù)制的推測沃森、克里克提出遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說:復(fù)制方式為。(二)DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)(選學(xué))1.要分析DNA是全保留還是半保留的,就要區(qū)分親代與子代的DNA。1958年,科學(xué)家以為實(shí)驗(yàn)材料,運(yùn)用,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)。2.實(shí)驗(yàn)過程同位素示蹤技術(shù):用含有標(biāo)記NH4Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌。方法:如為半保留復(fù)制方式(新形成的DNA分子一條是母鏈,一條為新形成的子鏈)培養(yǎng)基類型結(jié)果在試管中位置親代子一代子二代(三)DNA分子復(fù)制的過程1.特點(diǎn):模板:原料:能量:酶:【講授】對DNA分子復(fù)制方式的推測引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文P52,沃森和克里克提出的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后,又發(fā)表了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說。進(jìn)而總結(jié)出“半保留復(fù)制”的概念。在復(fù)制過程中,原來雙螺旋的兩條鏈并沒有被破壞,它們分成單獨(dú)的鏈,每一條舊鏈作為模板再合成一條新鏈,這樣在新合成的兩個雙螺旋分子中,一條鏈?zhǔn)桥f的而另外一條鏈?zhǔn)切碌?因此這種復(fù)制方式被稱為半保留復(fù)制。我們知道,當(dāng)假說通過實(shí)踐檢驗(yàn)并被證明是正確的后,才能上升為科學(xué)理論。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,放射性同位素示蹤技術(shù)被應(yīng)用到DNA分子復(fù)制的研究中。下面我們來探討一下DNA分子半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。【活動】學(xué)生利用“假說演繹法”推測DNA復(fù)制的方式學(xué)生閱讀課文P53,結(jié)合圖3-12,利用物理、化學(xué)知識體會科學(xué)家實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法、原理、步驟、結(jié)果、結(jié)論及它的巧妙之處。并根據(jù)“假說演繹法”的推論過程,總結(jié)歸納出DNA復(fù)制的方式?！净顒印繉W(xué)生根據(jù)問題自主學(xué)習(xí)①什么叫解旋?解旋的目的是什么?②什么叫“子鏈”?復(fù)制一次能形成幾條子鏈?③簡述“子鏈”形成的過程。DNA復(fù)制后兩個子代DNA分子和親代DNA分子是否完全相同?為什么?【講授】教師簡要介紹DNA復(fù)制的概念和過程1.概念:指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。DNA的復(fù)制實(shí)質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。2.時間:細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期3.場所:細(xì)胞核(主要)、線粒體、葉綠體4.條件:⑴模板:兩條母鏈⑵原料:四種脫氧核苷酸、能量(ATP)⑶酶:DNA解旋酶、DNA聚合酶等5.過程:①解旋提供準(zhǔn)確模板:在ATP供能、解旋酶的作用下,DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂,兩條螺旋的雙鏈解開,這個過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈(模板鏈)。②合成互補(bǔ)子鏈:以上述解開的每一段母鏈為模板,以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料,按照堿基互補(bǔ)配對原則,在有關(guān)酶的作用下,各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。③子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子:在DNA聚合酶的作用下,隨著解旋過程的進(jìn)行,新合成的子鏈不斷地延伸,同時每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu),從而各自形成一個新的DNA分子,這樣,1DNA分子→2個完全相同的DNA分子。6.特點(diǎn):①DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的;②是一種半保留式復(fù)制。(即在子代雙鏈中,有一條是親代原有的鏈,另一條(子鏈)則是新合成的。)7.“準(zhǔn)確”復(fù)制的原因:①DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu),能為復(fù)制提供模板;②堿基具有互補(bǔ)配對的能力,能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。8.結(jié)果:一個DNA分子形成兩個完全相同的DNA分子9.意義:DNA通過復(fù)制,使遺傳信息從親代傳給了子代,從而保證了物種的相對穩(wěn)定性,保持了遺傳信息的連續(xù)性,使種族得以延續(xù)。【練習(xí)】DNA分子連續(xù)復(fù)制演繹的計(jì)算規(guī)律DNA復(fù)制中的計(jì)算問題1.DNA復(fù)制次數(shù)與形成的DNA數(shù)的關(guān)系是2n個(n為復(fù)制次數(shù));一個DNA分子中的兩條鏈上的脫氧核苷酸數(shù)相等;雙鏈DNA分子符合堿基互補(bǔ)配對原則,即A=T,G=C。一個DNA分子無論復(fù)制幾次,形成的新DNA分子中,只有兩個DNA分子中含有原來的DNA鏈。即:一個DNA分子復(fù)制n次,則:①復(fù)制至n代,DNA分子總數(shù)為;②n代的DNA分子中,含原來DNA母鏈的DNA分子有個,占子代所有DNA分子總數(shù)的;③n代DNA分子中,含原DNA的母鏈條,占全部單鏈的?！局v授】教師推演計(jì)算規(guī)律1.數(shù)量變化:2.需游離脫氧核苷酸數(shù)量:親代DNA分子中某種脫氧核苷酸數(shù)量為M個,則:①n次復(fù)制,需消耗游離的脫氧核苷酸數(shù)量為M(2n-1)個。②第n次復(fù)制,需消耗游離的脫氧核苷酸數(shù)量為M(2n-2n-1)=M·2n-1個