資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)
課題
第三節(jié)DNA分子的復(fù)制
單元
第一章
學(xué)科
生物
年級
必修2
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識目標(biāo)：1.知道DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。2.能概述DNA分子半保留復(fù)制的過程及特點(diǎn)。3.能進(jìn)行DNA分子復(fù)制有關(guān)的計(jì)算。能力目標(biāo)：1.通過學(xué)習(xí)DNA分子復(fù)制方式的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)會分析、比較、推理、歸納的方法，培養(yǎng)科學(xué)的思維。2.運(yùn)用DNA復(fù)制原理解決生產(chǎn)生活中的問題。情感態(tài)度價值觀：1.
體驗(yàn)假說—演繹法和模型方法在研究DNA復(fù)制過程中的應(yīng)用。2.領(lǐng)悟科學(xué)探究的能力。3.領(lǐng)悟科學(xué)進(jìn)步對科學(xué)發(fā)展的意義。1.
生命觀念：知道DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，能概述DNA分子半保留復(fù)制的過程及特點(diǎn)。能進(jìn)行DNA分子復(fù)制有關(guān)的計(jì)算。2.科學(xué)思維：通過學(xué)習(xí)DNA分子復(fù)制方式的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)會分析、比較、推理、歸納的方法，培養(yǎng)科學(xué)的思維。3.科學(xué)探究：體驗(yàn)假說—演繹法和模型方法在研究DNA復(fù)制過程中的應(yīng)用。4.社會責(zé)任：運(yùn)用DNA復(fù)制原理解決生產(chǎn)生活中的問題。領(lǐng)悟科學(xué)進(jìn)步對科學(xué)發(fā)展的意義。
重點(diǎn)
1.構(gòu)成DNA分子的基本單位、核苷酸種類、堿基種類。2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
難點(diǎn)
構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計(jì)意圖
新知導(dǎo)入
出示體細(xì)胞克隆牛的圖片，講解獲得體細(xì)胞克隆牛的過程，提出問題：那么，DNA復(fù)制發(fā)生在什么時期？它是如何保證遺傳信息準(zhǔn)確復(fù)制的？這與DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在怎樣的關(guān)系？
認(rèn)真聽講，思考問題
激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引入新課
新知講解
問題一：
DNA分子的復(fù)制是半保留式的
請同學(xué)們閱讀課本17~18頁內(nèi)容回答下列問題：（1）對于DNA復(fù)制方式提出的假說是什么？（2）DNA復(fù)制方式假說的證明有哪些？（3）資料1的實(shí)驗(yàn)為什么能證明半保留式復(fù)制？（4）資料2中子一代DNA為什么均沉降于中帶？子二代DNA為何分別沉降于輕帶和中帶？（5）沉降實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明DNA以何種方式進(jìn)行復(fù)制？（6）技術(shù)進(jìn)步對科學(xué)發(fā)展有何意義？過渡語：大量的實(shí)驗(yàn)證明，DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制，這種復(fù)制方式保證了遺傳信息能夠準(zhǔn)確地由親代傳遞給子代。那么DNA分子復(fù)制的過程是怎么樣的呢？問題二：
DNA分子復(fù)制的過程（一）請同學(xué)們閱讀課本19頁內(nèi)容和圖片，回答下列問題：1.DNA分子復(fù)制的概念是什么？2.DNA分子復(fù)制發(fā)生的時間是什么時候？3.DNA分子復(fù)制的場所主要是哪里？4.DNA分子復(fù)制的原理是什么？5.DNA分子復(fù)制的條件是什么？（二）請同學(xué)們觀看DNA分子復(fù)制的模擬視頻，并結(jié)合課本內(nèi)容總結(jié)DNA分子的復(fù)制過程。（三）與復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算：①一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有多少個DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？②一個DNA的堿基A（T、G、C）占堿基總數(shù)的a%，堿基總數(shù)為m，連續(xù)復(fù)制n次后，共需要G（C、A、T）多少個？
按要求閱讀課本，做好勾畫與批注，小組內(nèi)交流，以備展示按要求閱讀課本，做好勾畫與批注，小組內(nèi)交流，以備展示認(rèn)真聽講，學(xué)習(xí)規(guī)律，當(dāng)堂練習(xí)
培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、合學(xué)和展示自我的能力培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、合學(xué)和展示自我的能力規(guī)律提升，學(xué)以致用
課堂練習(xí)
1.1個DNA分子經(jīng)過4次復(fù)制，形成16個DNA分子，其中含有最初DNA分子長鏈的DNA分子有（
）A.
2個
B.
8個
C.
16個
D.
32個2.DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的（
）A.分裂前期
B.
分裂中期
C.
分裂后期
D.
分裂間期3.下列關(guān)于DNA復(fù)制的說法，其中不正確的是（
）
A.
DNA復(fù)制過程中需要酶的催化
B.
DNA復(fù)制過程中需要的能量直接由糖類提供
C.
DNA
分子是邊解旋復(fù)制的
D.
DNA
復(fù)制過程中兩條母鏈均可作模板4.由15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA，然后又將14N來供給這種細(xì)菌，于是該細(xì)菌使用14N來合成DNA，假設(shè)細(xì)菌連續(xù)分裂三次產(chǎn)生了八個新個體，它們中含14N鏈的DNA與15N鏈的DNA比例是（
）
A、4：1
B、2：1
C、1：1
D、3：1
5.下列關(guān)于DNA復(fù)制過程的正確順序是
（
）①互補(bǔ)堿基對之間氫鍵斷裂
②互補(bǔ)堿基對之間形成氫鍵
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對
⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)
A.①③④②⑤
B.①④②⑤③
C.①③⑤④②
D.③①④②⑤6.某生物的雙鏈DNA分子共含有氮堿基700對，其中一條鏈上（A+T）：（C+G）=2：5，問該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是
（
）
A.300個
　　　　B.400個
　　　　　C.600個
　　　D.1200個
檢測學(xué)生的掌握情況
規(guī)定時間內(nèi)，獨(dú)立自主完成，對子互查，小組交流討論
課堂小結(jié)
會議本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，談收獲。按照自己喜歡的方式對本節(jié)課進(jìn)行總結(jié)
梳理知識、建構(gòu)體系
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精品試卷·第
2
頁
（共
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新知導(dǎo)入
體細(xì)胞克隆牛的外貌極為相似，是緣于胚胎分割技術(shù)。應(yīng)用胚胎分割技術(shù)可以獲得雙胎或多胎動物，從而快速繁育優(yōu)良牲畜。這些小牛是由同一個受精卵經(jīng)細(xì)胞分裂而來。由于分裂過程中的DNA復(fù)制，它們具有相同的遺傳信息，表型幾乎完全相同。
那么，DNA復(fù)制發(fā)生在什么時期？它是如何保證遺傳信息準(zhǔn)確復(fù)制的？這與DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在怎樣的關(guān)系？
新知講解
問題一：DNA分子的復(fù)制是半保留式的
沃森和克里克假說：
DNA以半保留方式復(fù)制，即以原有DNA雙鏈分子中的2條單鏈分別作為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對復(fù)制出另一條單鏈，產(chǎn)生的子代DNA雙鏈分子中，一條單鏈?zhǔn)峭暾Ａ粝聛淼哪告湥硪粭l單鏈?zhǔn)切潞铣傻幕パa(bǔ)鏈。
沃森和克里克推測是半保留復(fù)制模型
復(fù)制一次
如何來證明那個觀點(diǎn)是正確的？
新知講解
問題一：DNA分子的復(fù)制是半保留式的
DNA分子半保留復(fù)制的證明
資料一：
不能顯影
都能顯影
一條可顯影，另一條不顯影
1957年，美國科學(xué)家用泰勒用含3H胸苷培養(yǎng)蠶豆根尖細(xì)胞一個有絲分裂周期，采用放射自顯影技術(shù)，可以觀察到每個姐妹染色單體都能顯影。隨后將標(biāo)記的根尖移入普通培養(yǎng)液中，使其再經(jīng)過一個細(xì)胞周期，觀察到染色體中一條單體可顯影，另一條單體不顯影。
新知講解
問題一：DNA分子的復(fù)制是半保留式的
DNA分子半保留復(fù)制的證明
資料二：
重帶(下部)
15N/
15N
輕帶(上部)
14N/
14N
1958年，科學(xué)家用以15NH4CI為唯一氮源的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，使其DNA中的N元素為15N，變“重”分子，然后提取其DNA樣本，用密度梯度離心法進(jìn)行沉降實(shí)驗(yàn)，此DNA沉降于較低部，稱為重帶。而如果以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，其DNA中的N元素為14N，由于密度較小，離心后DNA沉降帶偏上，叫做“輕”帶。
新知講解
問題一：DNA分子的復(fù)制是半保留式的
DNA分子半保留復(fù)制的證明
資料二：
大腸桿菌在含15NH4Cl
培養(yǎng)液中生長若干代
15N-15N-DNA重帶
細(xì)胞分裂一次
轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl
的培養(yǎng)液中
細(xì)胞分裂兩次
第一代（親代）
第二代（子一代）
15N-14N-DNA中帶
提取DNA密度梯度離心
提取DNA密度梯度離心
提取DNA密度梯度離心
14N-14N-DNA輕帶
15N-14N-DNA中帶
第三代（子二代）
新知講解
問題一：DNA分子的復(fù)制是半保留式的
DNA分子半保留復(fù)制的證明
資料三：
電子顯微鏡在生物學(xué)上的廣泛應(yīng)用，為許多亞顯微水平的研究提供了充分的證據(jù)。電鏡下可清晰地觀察到DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)復(fù)制環(huán)。
新知講解
問題一：DNA分子的復(fù)制是半保留式的
DNA分子半保留復(fù)制的證明
分析討論：
1.資料1的實(shí)驗(yàn)為什么能證明半保留式復(fù)制？
2.資料2中子一代DNA為什么均沉降于中帶？子二代DNA為何分別沉降于輕帶和中帶？
3.沉降實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明DNA以何種方式進(jìn)行復(fù)制？
4.技術(shù)進(jìn)步對科學(xué)發(fā)展有何意義？
新知講解
問題一：DNA分子的復(fù)制是半保留式的
DNA分子半保留復(fù)制的證明
大量實(shí)驗(yàn)證明，DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制，這種復(fù)制方式保證了遺傳信息能夠準(zhǔn)確地由親代傳遞給子代。
復(fù)制一次
新知講解
問題二：DNA分子復(fù)制的過程
概念：
DNA分子復(fù)制是指以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程。
時間：
主要發(fā)生在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。
場所：
細(xì)胞核(主要場所)
DNA分子復(fù)制時需何條件：
①模板：親代DNA的兩條母鏈；
②原料：4種脫氧核苷酸：
③能量：ATP;
④酶
：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。
原理：
堿基互補(bǔ)配對
新知講解
問題二：DNA分子復(fù)制的過程
DNA分子復(fù)制的過程：
新知講解
問題二：DNA分子復(fù)制的過程
（1）在解旋酶的作用下，DNA分子的2條脫氧核苷酸長鏈解螺旋。
DNA分子復(fù)制的過程：
新知講解
問題二：DNA分子復(fù)制的過程
（2）分別以解開的每一條鏈為模板，以游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，游離的脫氧核苷酸上的堿基與模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對，隨即在DNA聚合酶等參與下，合成分別與2條母鏈互補(bǔ)的2條子鏈。
DNA分子復(fù)制的過程：
新知講解
問題二：DNA分子復(fù)制的過程
（3）隨著解旋過程的進(jìn)行，新和成的子鏈不斷延伸，緊接著每條子鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各形成一個新的DNA分子。
DNA分子復(fù)制的過程：
邊解旋邊復(fù)制
新知講解
問題二：DNA分子復(fù)制的過程
（三）與復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算：
根據(jù)半保留復(fù)制和堿基互補(bǔ)配對原則
①一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有多少個DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？
DNA分子數(shù)=
脫氧核苷酸鏈數(shù)=
子鏈數(shù)=
2
2n+1
﹣2
解析：所用知識為“半保留復(fù)制”和“堿基互補(bǔ)配對原則”，并圖示分析。
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
A
T
G
C
C
G
A
T
連續(xù)第一次復(fù)制
連續(xù)第n次復(fù)制
答：一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有2n個DNA，2n+1條脫氧核苷酸鏈，母鏈2條，子鏈2n+1
﹣2條
2n
2n+1
連續(xù)第二次復(fù)制
母鏈數(shù)=
新知講解
問題二：DNA分子復(fù)制的過程
（三）與復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算：
②一個DNA的堿基A（T、G、C）占堿基總數(shù)的a%，堿基總數(shù)為m，連續(xù)復(fù)制n次后，共需要G（C、A、T）多少個？
因?yàn)锳=ma%，A=T、G=C，
A+T=
2ma%，
DNA復(fù)制n代后子鏈數(shù)=2n+1
﹣2
DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要
鳥嘌呤=[（2n+1
﹣2
）/2]
m
（1/2﹣
a%）
=
m
（2n
﹣1）（1/2﹣
a%）
解析：先求出親代DNA中G=C=？每兩條新鏈所必需的鳥嘌呤（G）數(shù)等于親代DNA胞嘧啶（C）數(shù)，再求出DNA復(fù)制n代后子鏈數(shù)；最后求出DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要鳥嘌呤數(shù)。
解：
所以G=C=m（1/2﹣
a%），每形成兩條新鏈所必需的鳥嘌呤數(shù)等于親代DNA胞嘧啶數(shù)=
m
（1/2﹣
a%）
答：
DNA連續(xù)復(fù)制n代后需要鳥嘌呤數(shù)是m
（2n
﹣1）（1/2﹣
a%）。
課堂練習(xí)
1.1個DNA分子經(jīng)過4次復(fù)制，形成16個DNA分子，其中含有最初DNA分子長鏈的DNA分子有（
）
A.
2個
B.
8個
C.
16個
D.
32個
A
2.DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的（
）
A.分裂前期
B.
分裂中期
C.
分裂后期
D.
分裂間期
D
課堂練習(xí)
3.下列關(guān)于DNA復(fù)制的說法，其中不正確的是（
）
A.
DNA復(fù)制過程中需要酶的催化
B.
DNA復(fù)制過程中需要的能量直接由糖類提供
C.
DNA
分子是邊解旋復(fù)制的
D.
DNA
復(fù)制過程中兩條母鏈均可作模板
B
4.由15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA，然后又將14N來供給這種細(xì)菌，于是該細(xì)菌使用14N來合成DNA，假設(shè)細(xì)菌連續(xù)分裂三次產(chǎn)生了八個新個體，它們中含14N鏈的DNA與15N鏈的DNA比例是（
）
A、4：1
B、2：1
C、1：1
D、3：1
A
課堂練習(xí)
D
5.下列關(guān)于DNA復(fù)制過程的正確順序是
（
）
①互補(bǔ)堿基對之間氫鍵斷裂
②互補(bǔ)堿基對之間形成氫鍵
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對
⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)
A.①③④②⑤
B.①④②⑤③
C.①③⑤④②
D.③①④②⑤
6.某生物的雙鏈DNA分子共含有氮堿基700對，其中一條鏈上（A+T）：（C+G）=2：5，問該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是
（
）
A.300個
　　　　B.400個
　　　　
　C.600個
　　　D.1200個
C
課堂總結(jié)
DNA分子的復(fù)制
假說
證明
DNA分子復(fù)制的過程
解旋
合成子鏈
形成新的DNA分子
DNA分子復(fù)制方式的探究歷程
DNA分子的復(fù)制是半保留式的
同位素標(biāo)記法
密度梯度離心法
電鏡下觀察到DNA復(fù)制環(huán)
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