3.3DNA的复制教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

课题 第3章 第3节 DNA的复制（1-2个课时） 时间 2025.3.5 教材分析 本节内容在学习的DNA结构的基础上，进一步深入，对DNA 的复制进行研究，并通过科学的方法得出结论。既有知识的获取，也就技能的获得。 学情分析 《DNA的复制》是人教版高中生物必修二第三章第3节的内容。学生在本章第2节已经学习了《DNA分子的结构》为本节课的学习打下了基础，本节课的学习也为学生学习第四章遗传信息的转录和第五章基因突变做好了铺垫，承接作用非常明显。 教学目标 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。（生命观念、科学探究） 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。(科学思维、社会责任) 3.概述DNA复制的条件、过程和特点。（科学思维） 教学重难点 1.教学重点 (1)运用假说-演绎法探究DNA的复制方式 (2)DNA复制的条件、过程和特点。 2.教学难点 (1)运用假说-演绎法探究DNA的复制方式 (2)DNA复制的过程。 教学内容及流程 学习任务 教学过程(第1课时) 备注 问题探讨 【问题探讨】沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。”思考讨论：1.碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？碱基互补配对原则是指DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先解开DNA双螺旋的两条链，然后通过碱基互补配对合成互补链。2.这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点？科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。 对DNA复制的推测 【教师讲述】沃森和克里克提出了半保留复制，同时还有别的科学家提出了全保留复制，如何验证哪个假说是正确的呢？ 【思考讨论】1.如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？把复制出的子代DNA链（子链）和原来的链（母链）区别开，观察它在新DNA中出现的情况。2.如何在实验中直观区分母链和子链？同位素标记法。3.如果用同位素标记，什么元素好？15N和14N是N元素的两种稳定的同位素(无放射性)，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。（让学生尝试在纸上画一画：分别按照半保留复制、全保留复制的方式复制两次） 学生思考回答，可以提出全保留复制的推测。 运用假说一演绎法解决问题，根据已有知识提出假说。 小组活动，进行演绎推理。填写学案、展示预测结果。 体会假说一演绎法中的演绎推理培养科学思维。 DNA半保留复制的实验证据 【教师讲述】美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔利用大肠杆菌运用同位素标记技术和密度梯度离心技术进行实验。如果DNA分子的两条链都是15N，就是重带，离心后在试管最下端，如果其中一条链是15N，就是中带，离心后在试管中间，如果两条链都是14N，就是轻带，离心后在试管最上面。 【教师讲述】根据所画的情况演绎推理最终在试管中形成条带的情况，对全保留复制、半保留复制、弥散复制进行分析。 【验证假说】观看DNA版半保留复制实验的视频，验证版保留复制假说，实验结果与半保留复制的预期相符，所以得出结论，DNA分子复制的方式是半保留复制。 通过DNA半保留复制的实验证据分析，运用生物科学史创设科学的探究情境，让学生在学习过程中亲历科学家的探索过程，有助于学生达成对知识的深刻理解，同时受到科学方法、理性思维和科学精神等多方面的启迪。引导学生进一步体会假说-演绎法的重要意义，锻炼学生科学探究和科学思维核心素养。 理解结构与功能观、生命系统的高效性。 DNA复制的过程 【视频学习】观看DNA复制的视频，边看边思考DNA复制的时间、场所和条件等。 【教师讲述】1.概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程；2.时间：有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期；3.DNA复制场所：真核细胞——主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有；原核细胞——主要在拟核中，质粒也可以； 4. 条件： 5. 过程与条件：（氢键自动合成） 6. 复制特点：边解旋边复制 ；半保留复制 7. 原则：碱基互补配对原则 8. 一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子 9. 精确复制的原因：（1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 10. 复制的意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 【教师讲述】DNA复制的起点和方向：原核生物是单起点双向复制，真核生物是多起点双向复制。 【表格归纳】请学生表格归纳总结DNA复制的全过程。 通过合作学习、自主探究的方式，让学生在获取DNA复制的过程及特点的知识的设计意图 同时，培养合作学习的能力。 DNA的复制专项练习 DNA复制的相关计算： 【教师】1.DNA复制过程中的数量关系 （1） DNA分子数 ①子代DNA分子数2n ②含N15的DNA分子数2 ③含N14的DNA分子数2n ④只含N14的DNA分子数2n-2 （2） 脱氧核苷酸链数 ①子代DNA中脱氧核苷酸链数2n+1 ②含N15脱氧核苷酸2 ③含N14的脱氧核苷酸链数2n+1-2 （3） 消耗脱氧核苷酸数 某DNA分子中，含有p个碱基对，其中腺嘌呤有q个，将该DNA分子用15N标记，其复制所需原料含14N，其连续复制n次。 ①消耗胸腺嘌呤脱氧核苷酸数 ②消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则： ①则经过n次复制共需要消耗该脱氧核苷酸个数为： ②第n次复制需要消耗该脱氧核苷酸个数为： DNA复制与细胞分裂中的染色体标记问题: 【教师讲述】DNA复制后DNA分子存在位置与去向： 1.2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起。 2. 子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。 3. 减数分裂中染色体标记情况分析：由于减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制一次，4个子细胞中所有的核DNA都呈杂合状态：15N/14N-DNA 4. 有丝分裂中染色体标记情况分析：【复制一次】 子细胞中核DNA分子都呈杂合状态：15N/14N-DNA；【复制两次】有4个子细胞，含15N染色体的子细胞个数为2、3、4 根据 DNA 半保留复制的特点，引导学生推导复制n次后标记的 DNA分子的数量标记的脱氧核苷酸链的数量以及复制需要的某种脱氧核苷酸的数量，培养基于数学逻辑推理的科学思维。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 3.3 DNA的复制 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分 教学反思 本节课通过启发式教学和有效的问题情境，以科学史料为支撑，引导学生利用假说一演绎法探究 DNA 复制方式。并通过模型建构的方式将 DNA 复制这一微观过程直观化，有助于学生理解 DNA 复制的本质。1 个标记的 DNA分子复制"次，根据半保留复制的特点可以推导第„ 代 DNA 分子数、含有亲代 DNA 链的子代 DNA 分子数、不含亲代 DNA 链的子代DNA 分子数等。这种推演既是DNA分子半保留复制方式的应用，也是通过推导公式加深对DNA 复制的理解。本节课通过建模与情境交互进行概念教学，从而实现深度学习。在建模与修正的过程中中固地掌握知识，把握学科本质与思想方法，让深度学习真实发生，使学生的科学思维和科学探究能力在探究中得到发展。 本节课最大的特点就是将课堂教学和书本知识有机的结合起来，为学生铺设了符合知识规律的思维轨道，让学生体验了科学实验的过程。努力创设情境，设计一系列问题串，让学生积极思考，主动参与课堂活动，培养学生的参与意识和创新意识，自主学习，合作交流的能力。从学生解答相关题目可以看出，他们普遍对DNA复制的过程掌握得比较好，但对放射性元素标记的DNA复制过程中，含放射性元素的DNA占后代DNA总数的比例，及含放射性的DNA链占后代DNA总链数的比例掌握得不够理想，分析原因是学生没有真正掌握探究DNA复制方式的实验，我觉得有两点要给学生讲解清楚，一是在培养基中完成对大肠杆菌的标记过程，这里要给学生强调大肠杆菌是在培养基中繁殖很多代以后才用来做实验的，也就是说，从培养基中取出的大肠杆菌的DNA中均含有了放射性元素，而不能理解成有部分大肠杆菌的DNA一条链含放射性，另一条不含；另外一点就是简单介绍一下“密度梯度离心”，使学生理解试管中“轻带”、“中带”和“重带”的含义。 学科网（北京）股份有限公司 $$