高中遗传与变异教案（统编人教版高中生物必修第二册第3节）

第1节 DNA的复制

教学目标https://www.shimengyuan.com/nianji/2450.html

1．概述DNA分子的复制过程。

2．探讨DNA复制的生物学意义。

3．通过学生对DNA复制的推测，再次领悟假说—演绎方法在研究中的应用。

4. 通过探究DNA分子复制的验证实验，再次领悟同位素标记法，拓宽学生解决问题的思路。

教学重难点

【教学重点】

DNA复制的条件、过程和特点。

【教学难点】

DNA分子的复制过程。

教学过程

一、导入新课

（建议下载使用视频：【情境素材】DNA的复制。）

教师展示一对母女（如明星戚薇和女儿，父女等均可）的照片。教师引导学生思考：为什么母女这样像？教师引导学生得出答案：亲代的遗传物质通过复制传递给了子代。

那么，何谓DNA的复制？

所谓DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，1DNA→2DNA。

那么，新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？

二、讲授新课

（一）对DNA复制的推测

1．全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分。

2．半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的。

3．分散复制（弥散复制）：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的。

如何来判断DNA的复制究竟是哪种方式呢？这就需要用假说-演绎法来预测。

（二）对DNA复制方式的探究

【作出假设】DNA复制是一种半保留式的复制

每个子代DNA均由1条母链和1条子链组成。

问题1：如果DNA是半保留复制，复制后得到的子一代DNA和子二代DNA的组成是什么样的呢？

问题2：如果要在实验中直观地区别、“标识”母链或子链，可以采取什么办法？（放射性同位素标记法）

问题3：如果用同位素（放射性）进行标记，用什么元素？（N、P）

问题4：如果亲代DNA是15N的，放在14N的环境中进行培养，则亲代、子一代、子二代DNA分别含有哪种N元素？

（亲代：15N/15N-DNA （全部）

子一代：15N/14N-DNA （全部）

子二代：15N/14N-DNA（1/2） 14N/14N-DNA（1/2） ）

问题5：要验证上述预测，就要分别观察亲代和子代的情况，但实验中，复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？

（通过密度梯度离心使其发生分层）https://www.renjiaoshe.com/jiaocai/2046.html

【验证假设】

学生阅读教材并观察讨论图示：证明DNA进行半保留复制的实验。

DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA呢？此时，教师可以让学生分析经典实验中用同位素15N 标记的方法，分析用CsCl密度梯度离心后重带、中带、轻带表示的DNA分子的双链构成是怎样的，在整个实验中亲代、子一代、子二代细胞中提取出的DNA离心的结果说明了什么。通过层层分析，学生不仅能够自己得出结论：DNA的确具有半保留复制的特点，同时还能感受科学探究的魅力。

实验结果与预期结果一致，故证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。

小结：总结本实验假说演绎的流程。（作出假设、演绎推理、验证假设、得出结论）

（三）DNA复制过程

播放多媒体课件，演示DNA复制的过程，首先让学生明确DNA并不是由原来DNA分子产生一个全新的DNA分子，而是DNA分子的两条链分开，每一条链（母链）作为一个模板再配上一条子链，这样形成的2个DNA分子每个都有一条母链和一条子链。DNA复制过程大体分为三个阶段：（1）DNA双螺旋结构在DNA解旋酶作用下解旋成2个单链片段；（2）以解开的每一条单链片段（母链）为模板，遵循碱基互补配对原则，与提供原料中的4种脱氧核苷酸各自互补配对，并在DNA聚合酶作用下连接成一段子链；（3）子链不断延伸并与对应母链盘绕成双螺旋结构，形成各含一条母链和一条子链的2个DNA分子。

然后，设置问题让学生分析DNA复制过程的特点、条件等，领会DNA的结构和碱基互补配对与复制的关系。

思考：（1）DNA复制过程的特点有哪些？（其特点是边解旋边复制，半保留复制。）（2）DNA复制需要哪些条件？（复制需要模板、原料、酶和能量等基本条件。特别需要向学生说明的是，DNA复制所需要的酶有多种，教材中介绍的“DNA解旋酶”、“DNA聚合酶”只是其中主要的两种。）（3）DNA复制的场所在哪里？在什么时间进行的？（DNA复制的场所是细胞核，复制时间是在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。）

教师还可结合教材经典实验中大肠杆菌的半保留复制图例，计算在第一代、第二代和第三代中含15N DNA分子的个数及所占比例，进一步强调DNA半保留复制的特点。（建议使用知识卡片：【知识解析】“图解法”分析DNA复制过程中的相关计算）

最后，教师可以让学生分析子代DNA与亲代DNA的碱基序列的特征，探讨DNA自我复制的生物学意义。正是由于DNA分子的这一复制过程，才使得亲代的遗传信息传递给子代，从而使前后代保持了一定的连续性。

师生共同完成下表：

DNA分子复制产生出与亲代相同的子代DNA分子。复制n次，得到2n个DNA分子，其中原亲代DNA分子的链有两条，新合成的链为2n 1-2个，在复制过程中，所需要某种碱基数为（2n -1）a，a为DNA分子中某种碱基的数目。

三、课堂反馈

1．DNA的复制是在细胞的______分裂和______第一次分裂前的_____期进行的。复制是指以_____________为模板来合成____________的过程。复制特点是______________。复制过程必需以____________________为模板、_______________为原料、_______ 提供能量、_____的催化等条件，___________________为DNA的复制提供精确的模板、并有_____________能力保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个____________，新形成的DNA分子都是既含一条_____链、又含一条_______链，因此，称DNA的复制为“_________________”。

答案：有丝 减数 间 亲代DNA分子 子代DNA分子 边解旋边复制

亲代DNA分子一条链 脱氧核苷酸 ATP 酶 DNA分子双螺旋结构

碱基互补配对 结构完全相同的子代DNA分子 母 子 半保留复制

2．一个DNA分子经过3次复制后，保留有原来母链的子代DNA分子占全部子代DNA分子的比例为_______； 原来的母链占全部脱氧核苷酸链的比例为______。

A．1/2 B．1/4 C．1/8 D．1/16

答案：B C

3．一双链DNA分子在解旋时，一条链上的G变成C，则DNA分子经n次复制后，发生差错的DNA分子占（ A ）

A．1/2 B．1/（2n-1） C．1/2n D．1/（2n 1）

四、课堂小结

教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。

,