3.3DNA的复制教学设计-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学教学设计聚焦DNA复制的半保留机制、实验证据及过程，通过“姐妹花”视频情境与问题导入，衔接上节课DNA结构知识，构建“结构-功能”认知支架，引导学生探究复制方式与过程。 以假说-演绎法为主线，设计磁条模拟复制假说、演绎推理离心结果等探究活动，培养科学思维与探究实践能力。结合梅塞尔森-斯塔尔实验，渗透技术推动科学发展，落实态度责任。助力教师高效教学，提升学生逻辑推理与科学探究素养。

DNA的复制教学设计 一、教学目标 1. 知识目标 理解半保留复制的实验证据(同位素标记法)。 概述DNA复制的过程(场所、条件、特点)。 2. 能力目标 通过分析科学实验和模型构建,提升逻辑推理和探究能力。 3. 素养目标 体会科学研究的严谨性,认同技术对生物学发展的推动作用。 二、教学重点与难点 重点:DNA半保留复制的机制、实验证据;DNA复制的过程 难点:半保留复制的实验设计思路(假说—演绎法) 三、教学过程 1. 情境导入 视频导入:以一对通过分裂产生的“姐妹花”的控诉导入:是不是一方偷取了对方的DNA拷贝?引导学生化身细胞警局的侦探,尝试侦破这场盗窃案。 问题导入:上节课我们学习了DNA的结构,并且我们已经认识到DNA是主要的遗传的物质,那么DNA作为遗传物质,应该具备哪些条件呢,同学们回答‘可以复制’,对,这节课我们就来学习DNA的复制。 2.探究活动一: 关于DNA复制方式的推测,沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的论文结尾处就写到‘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方式。’那么这种原则暗示DNA复制的机制可能是什么呢? ;这句话中为什么用到“可能”二字,这反映科学研究具有什么特点,提问,一学生答“只是推测,缺少实验证据,科学研究需要有实验证据。” 除了半保留复制的假说,也有人提出了全保留复制、分散复制等不同的假说,我们来看黑板,半保留复制和全保留复制的特点很容易理解,这里我们一起来分析下分散复制,分散是指亲代DNA双链被切成片段后合成子链,然后子、母双链聚集成“杂合链”。 同学们,要通过实验“探究DNA复制究竟是哪种方式?”关键思路是什么呢?学生答“区分亲代链和子代链”,对也就是区分亲代和子代DNA分子,肉眼看不见DNA,如何区分亲代和子代的DNA呢?大家都知道同位素标记技术,1958年,两位科学家梅塞尔森和斯塔尔就利用了15N同位素标记的方法做了实验,在这,大家需要先了解一个背景知识,15N和14N是N元素的两种稳定的同位素,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,因此,利用密度梯度离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。 这是对不同DNA类型进行离心的结果:两条链都是15N的DNA分子密度最大,离心后在试管中靠近底部,呈现重带,接着是中带、轻带。 探究活动二: 那么DNA分子的复制是三种假说的哪一种,接下来需要我们演绎推理,如果一个被15N标记的DNA分子在含14N环境的中复制2代,按照三种不同的假设,分别会出现什么结果呢?大家桌子上放有不同颜色的磁条,我们用红色的、磁条代表15N的DNA链,蓝色磁条代表14N的DNA链,现在我们分小组模拟不同复制假说的可能结果。 我们先找小组来展示半保留复制的结果,等一下,然后全保留、分散复制。接下来同学们,我们一起把小黑板90度转个方向,亲代DNA朝上,大家现在想象这是DNA在试管中离心后的结果,你能不能把不同的DNA移向特定的条带位置呢。我们再来找小组代表分析下离心后的结果。下面我们来思考两个问题,一:复制n次三种假说中得到的DNA离心后得到的条带分别是什么?学生回答;二:如果假设DNA的复制是半保留复制,至少需要几次可以排除全保留复制?至少需要几次复制可以排除分散复制?学生回答。 家梅塞尔森和斯塔尔就是按照这样的思路,提出了DNA是半保留复制的假说,然后演绎推理,最后实验验证,大家一起来回答,这是一种什么样的科学方法?学生答‘假说演绎法’。我们知道,单独的DNA在体外是不会复制的,而是随着细胞的增殖而复制,所以实验中还用到了大肠杆菌这种单细胞生物,大肠杆菌繁殖速度快,大约二十分钟繁殖一代,接下来让我们一起完成实验设计吧。 接下来我们一起来找规律,最后我们再来回顾T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中,32P标记这一组实验中为什么子代噬菌体有的DNA两条链中一条为红色标记一条为蓝色标记,为什么有的DNA分子的两条链均为蓝色标记?学生答“DNA 是半保留复制的” 探究活动三: 到现在我们认识到DNA的复制方式是半保留复制,那么DNA复制的过程如何,接下来我们来学习DNA 的复制过程。首先大家在书上找到DNA复制的概念、时期。接下来我们具体来学习DNA复制的过程,首先是亲代DNA解旋,这一步需要耗能,并且需要一种叫做解旋酶的催化,我们可以推测解旋酶的作用是“破坏氢键”;接下来是关键的一步合成子链,这一步其实就是把脱氧核苷酸原料聚合起来形成子链,那这一步需要什么条件“酶、模板、原料”,最后是每条新合成的子链与模板链盘绕成子代DNA分子。在这呢,我们再来认真观察课本55页插图,看看两条子链在延伸的方式如何,“都是5 3”对,这其实呢是和DNA聚合酶的特性有关的,只能催化DNA单链沿着5' 3'延伸合成,我们知道,两条子链的延伸是随着解旋的方向一同延伸的,但是由于两条母链反向平行,两条子链延伸的方向相反,一条向左,一条向右,细胞是如何解决这一矛盾的呢?下面我们一起来观看一个短视频。接下来你能不能尝试根据DNA聚合酶的特点画出DNA复制过程中子链的延伸方向,DNA解螺旋后,为了提高复制效率,是双向进行复制的,你能画出双向进行复制的子链延伸方向吗?学生展示。 最后我们再来总结DNA复制的意义,那么遗传信息的准确传递,需要DNA的精准复制,保住DNA精准复制的条件有什么呢,学生回答“”。最后让我们来完成课后拓展应用第二题,图中体现出DNA复制过程中,形成了多个复制泡,这说明DNA复制的特点是什么呢,意义是什么?学生总结。 课堂小结,作业布置:教材课后习题(DNA复制条件、特点)。 拓展题: 1、DNA的复制方式实验,如果直接用天然的大肠杆菌(含14N )放在含15N 的培养基中培养三代,这种思路合理么? 2、DNA的复制方式实验,如果用放射性同位素32P标记的思路,能得出DNA是半保留的方式复制吗? 学科网(北京)股份有限公司 $