資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
《DNA分子的復制》教學設計
課題
第三節
DNA分子的復制
單元
第一章
學科
生物
年級
高一
學習目標與核心素養
概述
DNA
分子通過半保留方式進行復制。通過分析
DNA
復制的相關實驗，培養尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度。1.文化基礎：概述
DNA
分子通過半保留方式進行復制及相關實驗。2.自主發展：通過分析
DNA
復制的相關實驗，崇尚嚴謹和務實的求知態度。3.社會參與：闡述DNA
分子通過半保留方式進行復制及相關實驗，培養尊重事實和證據。
重點
概述
DNA
分子通過半保留方式進行復制及相關實驗。
難點
概述
DNA
分子通過半保留方式進行復制及相關實驗。
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
播放視頻《DNA分子的復制》2002年初，隨著首批成年體細胞克隆牛降生，我國成為掌握體細胞克隆牛關鍵技術的少數國家之一。圖中5頭牛的外貌極為相似，是緣于胚胎分割技術。應用胚胎分割技術可以獲得雙胎或多胎動物，從而快速繁育優良牲畜。這些小牛是由同一個受精卵經細胞分裂而來。由于分裂過程中的
DNA復制，它們具有相同的遺傳信息，表型幾乎完全相同。
課前查閱資料，播放視頻《DNA分子的復制》初步了解DNA分子復制的過程，聯系實際案例，提出問題，分析問題。
通過視頻，使學生初步了解DNA分子復制過程，分析熱點案例，導出新課，激發學生的學習興趣。
講授新課
提出問題DNA
復制發生在什么時期?它是如何保證遺傳信息準確復制的?這與
DNA分子的結構特點存在怎樣的關系?DNA分子的復制是半保留式的DNA
的半保留方式復制（semi-conservative
replication）：以原有
DNA
雙鏈分子中的___________分別作為模板，根據_________________復制出另一條單鏈，產生的子代
__________分子中，一條單鏈是完整保留下來的_______，另一條單鏈是新合成的_________________。2.經典再現：DNA分子半保留式復制的證明【資料
1】1957年，美國科學家泰勒（J.Taylor）用含五胸苷培養蠶豆根尖細胞一個有絲分裂周期，采用放射自顯影技術，可以觀察到每個姐妹染色單體都能顯影。隨后將標記的根尖移入普通培養液中，使其再經過一個細胞周期，觀察到染色體中一條單體可顯影，另一條單體不顯影。分析討論①資料1的實驗為什么能證明半保留式復制?提示：經過一個周期，染色體一條單體可顯影，另一條不能顯影，兩條單體連接在同一個著絲點上，說明組成它的DNA進行半保留復制。【資料2】1958年，科學家用以14NH，Cl
為唯一氮源的培養基培養大腸桿菌，使其DNA中的N元素為14N，變成"重"分子，然后提取其
DNA樣本，用密度梯度離心法進行沉降實驗，此
DNA沉降于較低部，稱為重帶。而如果以14NHCl為唯一氮源的培養基培養大腸桿菌，其DNA中的
N元素為14N，由于密度較小，離心后
DNA沉降帶偏上，叫作輕帶。將大腸桿菌用14NH，Cl為唯一氮源的培養基長時間培養，然后轉入以14NH，Cl為唯一氮源的培養基培養，沉降實驗結果如圖所示。分析討論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?提示：子一代按照半保留復制的原則DNA組成為14N/15N，所以離心時在中帶。子二代再進行一次復制分別存在14N/15N和14N/14N，14N/14N密度較小，離心分離在輕帶。資料3電子顯微鏡在生物學上的廣泛應用，為許多亞顯微水平的研究提供了充分的證據。電鏡下可清晰地觀察到DNA復制過程中出現復制環。分析討論③沉降實驗的結果說明
DNA
以何種方式進行復制?提示：沉降實驗證明DNA的復制為半保留復制。④技術進步對科學發展有何意義?提示：科技的進步為生物學的研究提供了更為先進的技術手段，為研究分子生物學，生物分子結構功能提供了更為便利的手段。3.遺傳信息控制______________，并代代相傳，為此，必須有一套完備的____________。4.大量實驗證明，DNA
分子通過___________進行復制，這種復制方式保證了遺傳信息能夠準確地由______________________。5.半保留復制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；二、DNA分子復制的過程1.DNA分子的復制（replication）是指以____________為模板合成_________的過程。2.DNA分子的復制主要發生在細胞_______________和__________________。3.DNA復制過程在______________的作用下，DNA分子的2條____________________解螺旋。然后，分別以解開的______________________。催化劑：解旋酶過程：氫鍵破壞，兩條脫氧核苷酸鏈逐步分離（3）DNA復制具有方向性①由于
DNA聚合酶具有___________，而DNA的2條鏈是____________的，所以在復制時一條子鏈的合成是____________進行的，而另一條子鏈的合成是___________________進行的。②多數生物細胞內
DNA
的復制都是從固定的起點開始________進行的。③DNA
聚合酶只能延長_________，不能從頭合成DNA鏈，所以DNA復制時，往往先由___________________在
DNA模板上合成一段
RNA
作為___________________，DNA
聚合酶就以此為起點。播放視頻《DNA分子的復制》1.分析并歸納DNA復制需要哪些條件?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：解旋酶、DNA聚合酶等2.分析DNA復制過程及結果，總結DNA復制
的特點。邊解旋邊復制
半保留復制3.結合DNA的結構特點，嘗試說出DNA復制
準確進行的原因?①DNA具有獨特的雙螺旋結構,能為復制提精確的模板。②堿基互補配對原則,能夠使復制準確無誤。三、與復制有關的計算解析（1）若一個親代DNA分子經
n
次復制后（2）若親代DNA分子中某脫氧核苷酸數為a，經
n
次復制后，所需游離的某脫氧核苷酸數為：
R
=a
(2n-1)變通：復制第n次所需的某脫氧核苷酸數？R
=a·2n-1三、學業檢測與鞏固練習1.為研究
DNA分子的復制方式，科學家將大腸桿菌放在含有同位素"N的培養基中培養，若千代后，細菌DNA所含的N均為N，它比N分子密度大。然后將大腸桿菌轉移到N
的培養基中培養，每增殖一代取樣一次，提取
DNA密度梯度離心，實驗結果如圖所示。請回答下列問題∶（1）位于中帶的DNA
含有的N元素
是（2）對第
4代
DNA進行密度梯度離心，位于中帶的比例為_____（3）如果將第2代（全中）DNA鏈的氫鍵斷裂后進行密度梯度離心，這些
DNA
單鏈在試管中的分布位置是____，請將結果標于上圖右邊的試管內。（4）上述實驗表明，DNA
復制的方式是__________。提示：(1)
14N、15N分析：根據試題分析，位于中帶的DNA一條鏈是14N，另一條鏈是15N，含有的N元素是14N、15N。
(2)1/8
解析第四代中由一個親代DNA分子產生的子代DNA數為24=16個，其中一條鏈為14N，另一條鏈為15N的DNA分子有2個，占總數的1/8，位于梯度離心分離的中帶，其余DNA分子均只含14N，有14個，占總數7/8，位于輕帶。
(3)1/2輕帶，1/2重帶
解析：將第一代DNA鏈(一條鏈含14N，另一條鏈含15N)的氫鍵斷裂后，兩條鏈將會分開，測定密度時，應一半鏈在輕帶，一半鏈在重帶，圖示如下：（4）半保留復
【學習活動一】學生閱讀課本，帶著問題，閱讀課文，回答問題。小組討論，案例分析。小組討論，分析問題回答問題。【學習活動二】學生閱讀，分組討論，DNA分子復制的過程。。【學習活動三】學生閱讀，分析與復制相關計算問題。根據所學，完成相關練習
帶著問題，通過閱讀，了解DNA半保留復制，培養學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發學生的科學研究的興趣。通過案例分析，證明DNA分子半保留復制過程，培養學生尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度。通過案例分析，小組探究學習，提升學生團隊意識及分析問題解決問題的能力。分組辯論，引導學生認識到要基于科學可靠的證據，以及合乎邏輯的推理判斷，推斷DNA分子復制的過程，掌握相關知識。培養學生獲取信息的能力，鍛煉學生的語言表達能力，提高學生分析問題，解決問題的能力。利用案例計算，培養學生對DNA復制過程更加直觀、深入了解，鍛煉學生計算推理能力，提高分析能力。回顧舊知，鞏固和應用所學知識。
課堂小結
1.遺傳信息控制生物的性狀，DNA分子通過半保留方式進行復制，這種復制方式保證了遺傳信息能夠準確地由親代傳遞給子代。2.DNA分子的復制（replication）是指以親代
DNA分子為模板合成子代
DNA的過程。這一過程主要發生在細胞有絲分裂的間期和減數第一次分裂前的間期。3.DNA
分子復制的原理是堿基互補配對，復制時邊解旋邊復制，即解旋酶仍在解旋，已經解旋了的
DNA
片段就開始在
DNA
聚合酶等的作用下進行復制，直至整個
DNA復制完成。
板書
DNA分子的復制DNA分子的復制是半保留復制二、DNA分子復制的過程模板、原料、酶三、計算
21世紀教育網
www.21cnjy.com
精品試卷·第
2
頁
（共
2
頁）
HYPERLINK
"http://www.21cnjy.com/"
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共23張PPT)
第三節
DNA分子的復制
滬科版
高中生物
學習目標
概述
DNA
分子通過半保留方式進行復制。
通過分析
DNA
復制的相關實驗，培養尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度。
1.文化基礎：概述
DNA
分子通過半保留方式進行復制及相關實驗。
2.自主發展：通過分析
DNA
復制的相關實驗，崇尚嚴謹和務實的求知態度。
3.社會參與：闡述DNA
分子通過半保留方式進行復制及相關實驗，培養尊重事實和證據。
DNA分子的復制
提出問題
2002年初，隨著首批成年體細胞克隆牛降生，我國成為掌握體細胞克隆牛關鍵技術的少數國家之一。圖中5頭牛的外貌極為相似，是緣于胚胎分割技術。應用胚胎分割技術可以獲得雙胎或多胎動物，從而快速繁育優良牲畜。這些小牛是由同一個受精卵經細胞分裂而來。由于分裂過程中的
DNA復制，它們具有相同的遺傳信息，表型幾乎完全相同。
DNA
復制發生在什么時期?
它是如何保證遺傳信息準確復制的?
這與
DNA分子的結構特點存在怎樣的關系?
一、DNA分子的復制是半保留式的
以原有
DNA
雙鏈分子中的_________________分別作為模板，根據_________________復制出另一條單鏈，產生的子代
______________分子中，一條單鏈是完整保留下來的______________，另一條單鏈是新合成的_________________。
1.
DNA
的半保留方式復制（semi-conservative
replication）：
2條單鏈
堿基互補配對
DNA
雙鏈
母鏈
互補鏈
2.經典再現：DNA分子半保留式復制的證明
1957年，美國科學家泰勒（J.Taylor）用含五胸苷培養蠶豆根尖細胞一個有絲分裂周期，采用放射自顯影技術，可以觀察到每個姐妹染色單體都能顯影。隨后將標記的根尖移入普通培養液中，使其再經過一個細胞周期，觀察到染色體中一條單體可顯影，另一條單體不顯影。
【資料
1】
①資料1的實驗為什么能證明半保留式復制?
分析討論
提示：經過一個周期，染色體一條單體可顯影，另一條不能顯影，兩條單體連接在同一個著絲點上，說明組成它的DNA進行半保留復制。
1958年，科學家用以14NH，Cl
為唯一氮源的培養基培養大腸桿菌，使其DNA中的N元素為14N，變成"重"分子，然后提取其
DNA樣本，用密度梯度離心法進行沉降實驗，此
DNA沉降于較低部，稱為重帶。而如果以14NHCl為唯一氮源的培養基培養大腸桿菌，其DNA中的
N元素為14N，由于密度較小，離心后
DNA沉降帶偏上，叫作輕帶。將大腸桿菌用14NH，Cl為唯一氮源的培養基長時間培養，然后轉入以14NH，Cl為唯一氮源的培養基培養，沉降實驗結果如圖所示。
【資料2】
全重
全中
14N/14N
15N/14N
15N/15N
親代
子一代
子二代
輕
中
重
15N/15N-重型DNA(全部)
子一代
子二代
親
代
15N/14N-中型DNA(全部)
15N/14N-中型DNA(1/2)
14N/14N-輕型DNA(1/2)
半保留復制
得出結論：DNA復制方式是半保留復制
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?
分析討論
提示：子一代按照半保留復制的原則DNA組成為14N/15N，所以離心時在中帶。子二代再進行一次復制分別存在14N/15N和14N/14N，14N/14N密度較小，離心分離在輕帶。
【資料3】
電子顯微鏡在生物學上的廣泛應用，為許多亞顯微水平的研究提供了充分的證據。電鏡下可清晰地觀察到DNA復制過程中出現復制環。
分析討論
④技術進步對科學發展有何意義?
③沉降實驗的結果說明
DNA
以何種方式進行復制?
提示：沉降實驗證明DNA的復制為半保留復制。
提示：科技的進步為生物學的研究提供了更為先進的技術手段，為研究分子生物學，生物分子結構功能提供了更為便利的手段。
3.遺傳信息控制_____________________，并代代相傳，為此，必須有一套完備的__________________________。
4.大量實驗證明，DNA
分子通過______________________進行復制，這種復制方式保證了遺傳信息能夠準確地由______________________。
生物的性狀
遺傳物質復制系統
半保留方式
親代傳遞給子代
5.半保留復制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；
復制一次
二、DNA分子復制的過程
是指以_____________________為模板合成________________的過程。
1.DNA分子的復制（replication）
親代
DNA分子
子代
DNA
2.DNA分子的復制主要發生在細胞____________________________和_________________________________。
有絲分裂的間期
減數第一次分裂前的間期
3.DNA復制過程
在______________的作用下，DNA分子的2條____________________解螺旋。然后，分別以解開的______________________。
解旋酶
脫氧核苷酸長鏈
每一條鏈為模板
解旋酶
（1)解旋
雙螺旋的雙鏈解開成為兩條單鏈，成為母鏈
結果：
氫鍵破壞，兩條脫氧核苷酸鏈逐步分離
解旋酶
過程：
催化劑：
（2)合成子鏈
DNA聚合酶
母鏈
催化劑：
模板：
原料：
4種脫氧核苷酸（A、T、C、G）
原則：
堿基互補配對原則
（3）DNA復制具有方向性
①由于
DNA聚合酶具有___________，而DNA的2條鏈是____________的，所以在復制時一條子鏈的合成是____________進行的，而另一條子鏈的合成是___________________進行的。
專一性
反向平行
連續
反向不連續
③DNA
聚合酶只能延長_______________________，不能從頭合成DNA鏈，所以DNA復制時，往往先由___________________在
DNA模板上合成一段
RNA
作為___________________，DNA
聚合酶就以此為起點。
②多數生物細胞內
DNA
的復制都是從固定的起點開始________進行的。
雙向
已存在的
DNA鏈
RNA
聚合酶
復制的引物
DNA分子的復制
小結：
1.分析并歸納DNA復制需要哪些條件?
2.分析DNA復制過程及結果，總結DNA復制
的特點。
3.結合DNA的結構特點，嘗試說出DNA復制
準確進行的原因?
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：解旋酶、DNA聚合酶等
邊解旋邊復制
半保留復制
①DNA具有獨特的雙螺旋結構,能為復制提精確的模板。
②堿基互補配對原則,能夠使復制準確無誤。
親代
子一代
子二代
子三代
2
4
8
1
（1）若一個親代DNA分子經
n
次復制后
①子代DNA分子數：
②含親代母鏈的DNA分子數：
③子代DNA脫氧核苷酸總鏈數：
④親代脫氧核苷酸鏈數：
2n個
2個
2n+1條
2條
④新合成的脫氧核苷酸鏈數：
2n+1-2條
三、與復制有關的計算解析
（2）：若親代DNA分子中某脫氧核苷酸數為a，經
n
次復制后，所需游離的某脫氧核苷酸數為：
R
=a
(2n-1)
變通：復制第n次所需的某脫氧核苷酸數？
例題：一個DNA分子中含有1000個堿基對，其中有400個腺嘌呤。如果它連續復制兩次，消耗周圍環境中胞嘧啶脫氧核苷酸
。
1800
R
=a·2n-1
三、學業檢測與鞏固練習
1.為研究
DNA分子的復制方式，科學家將大腸桿菌放在含有同位素"N的培養基中培養，若千代后，細菌DNA所含的N均為N，它比N分子密度大。然后將大腸桿菌轉移到N
的培養基中培養，每增殖一代取樣一次，提取
DNA密度梯度離心，實驗結果如圖所示。請回答下列問題∶
（1）位于中帶的DNA
含有的N元素是
__________________
14N、15N
提示：根據試題分析，位于中帶的DNA一條鏈是14N，另一條鏈是15N，含有的N元素是14N、15N。
（3）如果將第2代（全中）DNA鏈的氫鍵斷裂后進行密度梯度離心，這些
DNA
單鏈在試管中的分布位置是_________________________，請將結果標于上圖右邊的試管內。
（2）對第
4代
DNA進行密度梯度離心，位于中帶的比例為____________。
1/8
提示：鏈為14N，另一條鏈為15N的DNA分子有2個，占總數的1/8，位于梯度離心分離的中帶，其余DNA分子均只含14N，有14個，占總數7/8，位于輕帶。
1/2輕帶，1/2重帶
（4）上述實驗表明，DNA
復制的方式是______________________。
半保留復制
提示：將第一代DNA鏈(一條鏈含14N，另一條鏈含15N)的氫鍵斷裂后，兩條鏈將會分開，測定密度時，應一半鏈在輕帶，一半鏈在重帶，
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

展開更多......

收起↑