《DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計

陸暉

一、課型

新 課（人教版高中生物必修2第3章第3節(jié)）

二、預(yù)備知識

1.NA分子的組成? ? 2. DNA分子的結(jié)構(gòu)

三、教學(xué)分析

四、學(xué)習(xí)目標(biāo)

（一）基礎(chǔ)性目標(biāo)

1.我能描述科學(xué)家證明DNA復(fù)制方式經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的大致過程，說出D NA復(fù)制的方式

2.我能概述DNA分子復(fù)制的基本條件、過程和原則

（二）拓展性目標(biāo)

3.我能通過解釋DNA的半保留復(fù)制方式，來闡明DNA復(fù)制的高精確性以及意義

4.我能分析DNA復(fù)制與細(xì)胞的增殖、遺傳和變異之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)

（三）挑戰(zhàn)性目標(biāo)

5.我能通過學(xué)習(xí)DNA半保留復(fù)制方式的經(jīng)典驗(yàn)證，來評價假說—演繹法在其中的運(yùn)用

五、本節(jié)課重難點(diǎn)

（一）重點(diǎn)：DNA半保留復(fù)制的經(jīng)典實(shí)驗(yàn);DNA半保留復(fù)制的概念、原則、過程、特點(diǎn)和意義

（二）難點(diǎn)：DNA半保留復(fù)制的具體過程

六、實(shí)現(xiàn)路徑

七、課堂流程

第一環(huán)節(jié)：溫故篇

學(xué)生課前復(fù)習(xí)鞏固DNA分子的組成和結(jié)構(gòu)，完成學(xué)習(xí)清單的填空，做好相關(guān)的知識鋪墊和準(zhǔn)備。

第二環(huán)節(jié)：基礎(chǔ)篇

在教師引導(dǎo)下，以討論、對話的方式展開學(xué)習(xí) DNA半保留復(fù)制的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，落實(shí)基礎(chǔ)性知識的學(xué)習(xí)。

第三環(huán)節(jié)：拓展篇

學(xué)生先小組合作學(xué)習(xí)、討論DNA半保留復(fù)制的概念、原則、過程、特點(diǎn)和意義，再組間交流，完成學(xué)習(xí)清單的相關(guān)問題和計算，教師給予引導(dǎo)，并輔之以視頻。

第四環(huán)節(jié)：挑戰(zhàn)篇

在小組討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生嘗試自由展講：復(fù)制會發(fā)生錯誤嗎？ DNA復(fù)制和染色體復(fù)制、細(xì)胞增殖的關(guān)系，評價假說—演繹法在DNA半保留復(fù)制經(jīng)典實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中的運(yùn)用，教師適時予以指導(dǎo)。挑戰(zhàn)篇的幾個問題穿插在相關(guān)教學(xué)內(nèi)容和練習(xí)中。

第五環(huán)節(jié)：檢測篇

完成學(xué)習(xí)清單的檢測題。

八、自主學(xué)習(xí)清單

（一）溫故篇（學(xué)生課前完成）

1.DNA分子的組成

DNA的中文全名是______________，主要分布在_______________。DNA分子的基本組成單位是_____________________，由一分子含氮堿基、一分子磷酸和一分子脫氧核糖通過____________________反應(yīng)而成。構(gòu)成DNA的含氮堿基有四種：______________________，因而分子的基本組成單位也有四種，它們分別是__________________________

2.DNA分子的結(jié)構(gòu)

DNA分子的立體結(jié)構(gòu)為規(guī)則的__________________結(jié)構(gòu)，具體為：由兩條_____________________平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。DNA分子中的_________________交替連接，排列在_______________，構(gòu)成基本骨架; ________________ 排列在內(nèi)側(cè)，通過________________鍵連接成堿基對（A與T通過____________________ 個氫鍵相連、C與G通過_________________個氫鍵相連），遵循_____________________原則。下圖為DNA分子

結(jié)構(gòu)示意圖，請回答：

⑤⑥⑦⑧依次代表__________________，①②③能否構(gòu)成胸腺嘧啶脫氧核苷酸_______________，④代表________________，用方框標(biāo)示出圖中的脫氧核糖核苷酸單位。

DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是_______________

（二）基礎(chǔ)篇（學(xué)生自主學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)）

1. DNA半保留復(fù)制的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，科學(xué)家最早推測出DNA復(fù)制模型約有三種：全保留復(fù)制模型、半保留復(fù)制模型和分散（彌散）復(fù)制模型。在全保留型復(fù)制的模型中，母鏈DNA 分開，分別復(fù)制形成兩條子鏈DNA，此后，兩條母鏈DNA 彼此結(jié)合，恢復(fù)原狀，新合成的兩條子鏈DNA 彼此互補(bǔ)結(jié)合形成一個新的DNA 雙鏈分子。新復(fù)制出的DNA 分子中完全沒有舊的部分。沃森和克里克所推測的是半保留型的復(fù)制。他們認(rèn)為原有的兩鏈DNA 會分開，每一鏈各作為一個模板用來復(fù)制新的部分，所以新合成的DNA 分子中有一舊鏈和一新鏈。在分散（彌散）模型中，親代雙鏈被切成許多雙鏈片段，然后這些片段作為模板合成新鏈，形成由一條舊鏈和一條新鏈組成的雙鏈片段，之后，這些雙鏈片段又以某種方式聚集成“雜種鏈”，復(fù)制的兩個分子也是同時含有舊的和新的部分，但是其分配是隨機(jī)組合的。

2.到底如何鑒別出DNA復(fù)制是哪一種呢

實(shí)驗(yàn)步驟：1958 年Meselson 和Stehl 用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，經(jīng)過多次細(xì)胞分裂，細(xì)菌細(xì)胞的DNA 充分地被15N標(biāo)記上。然后把這些細(xì)胞移入正常的含同位素14N的培養(yǎng)基中，連續(xù)繁殖兩代。然后，在不同時刻（復(fù)制不同代數(shù)后）收集細(xì)菌樣本，從中提取DNA，再將提出的DNA 進(jìn)行CsCl 密度梯度離心，記錄離心后試管中DNA的位置。

實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記+密度梯度離心處理，根據(jù)試管中DNA的分布位置確定復(fù)制方式

結(jié)果分析：

①如果子I代能分辯出兩條帶：一條輕帶（14N/14N） 和一條重帶（15N/15N ） ，則為___________

②如果子I代只有一條中等密度帶，則可以排除________________，但不能肯定是________________

③如果子I代只有一條中等密度帶，再繼續(xù)做子II代DNA密度鑒定，若子II代可以分出1/2輕密度帶和1/2中密度帶，則可以肯定是____________? ;如果子II代不能分出中、輕密度兩條帶，則為_____________

（三）拓展篇（學(xué)生合作學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)，輔之以視頻）

1.DNA復(fù)制小結(jié)

2.有關(guān)計算（以一個DNA分子復(fù)制n次來計）

（1）子代DNA分子數(shù)為______________個。

①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為________________個。

②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為________________ 個。

③含子代鏈的DNA分子數(shù)為______________-個。

（2）子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為_______________條。

①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為____________條。

②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為______________條。

（3）消耗的脫氧核苷酸

①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為_______________個。

②第n 次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為____________________個。

（四）挑戰(zhàn)篇（學(xué)生小組討論）

1. DNA復(fù)制會發(fā)生錯誤嗎

2.DNA復(fù)制和染色體復(fù)制、細(xì)胞增殖的關(guān)系

3.評價假說—演繹法在DNA半保留復(fù)制經(jīng)典實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中的運(yùn)用

（五）檢測性練習(xí)

1.下圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程模式圖，請根據(jù)圖示過程，回答問題。

①由圖示得知，1個DNA 分子復(fù)制出乙、丙2個DNA 分子，其方式是________________，1958年，科學(xué)家采用含15N同位素的培養(yǎng)液培養(yǎng)多代大腸桿菌之后，再放在NH4Cl的培養(yǎng)基中繁殖，然后用____________________技術(shù)測定分裂間期DNA復(fù)制時的____________，證實(shí)了DNA的這種復(fù)制方式。這種復(fù)制方式的意義是________________。

②解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要細(xì)胞提供________________。除了圖中所示酶外，丙DNA分子的合成還需要_______________酶。兩條子鏈的合成遵循____________?原則，方向______________（相同或相反）。

③細(xì)胞中DNA復(fù)制的場所是____________;DNA復(fù)制的時間是________________;在復(fù)制完成后，乙、丙分開的時期為____________________ 。

④若一個卵原細(xì)胞的一條染色體上的β珠蛋白基因在復(fù)制時一條脫氧核苷酸鏈中一個A替換成T，則由該卵原細(xì)胞產(chǎn)生的卵細(xì)胞攜帶該突變基因的概率是_______________。

2.用15N標(biāo)記含有100 個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4 次，其結(jié)果不可能是（? ? ? ）

A.含有15N的DNA分子占1/8

B.含有14N的DNA分子占7/8

C.復(fù)制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸600個

D.復(fù)制結(jié)果共產(chǎn)生16個DNA分子

3.蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，若觀察發(fā)現(xiàn)只有部分染色體一條染色單體上含有放射性，則該蠶豆根尖細(xì)胞在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中至少處于第幾個細(xì)胞周期的中期（? ?）

A.l? ? ? B.2? ? ? C.3? ? ? D.4

（責(zé)任編輯：梁慧嬋）