第三章第3节  DNA的复制
一、教材分析
    《DNA的复制》是高二生物学中十分重要的一节内容，它是第一册的有丝分裂和减数分裂中DNA和染体复制的知识基础，同时又是第二册基因控制蛋白质合成、基因突变的知识前提，也是学生理解遗传学基本理论的重点，所以本节内容对学生的知识形成和分析应用能力的培养起着非常重要的作用。
二、教学目标
知识目标
1、 记住DNA复制的概念
2、 简述DNA复制的过程，并分析、归纳出DNA复制过程的特点。
3、 知道DNA复制在遗传上的意义
能力目标
1、 通过介绍Meselson、stehl的试验，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养科学的思维。
2、 通过引导学生观察拉链和DNA复制的比较，鼓励学生大胆想象、猜测，培养学生自主探索、合作学习、分析问题、解决问题的能力。
情感目标：通过分组探究活动，培养学生的协作意识和科学态度学情分析
三、教学重点难点
DNA的复制方式的发现虽然是选学内容，但是对学生的学会科学的探究，科学的思考有很大的帮助，有助于学生分析问题，解决问题能力的提高，所以把它作为探究的重点之一，但在知识层面上不作为重点。DNA复制过程完成了遗传信息的传递功能；对高中生物教学反思DNA复制过程的研究，蕴含着科学研究的过程和方法教育；DNA复制的过程具有微观、动态、连续、抽象的特点。因此，对DNA复制的过程的探讨既是本课时的教学重点，也是难点
四、学情分析
  学生已经具有了DNA双螺旋结构、有丝分裂、减数分裂的基本知识，在此基础上，本课时将要从分子水平来探讨生命的本质，属于肉眼看不到的抽象知识。高中学生的认知体系基本形成，认知结构迅速发展，认知能力不断完善。他们能够掌握基本的思维方法，特别是抽象逻辑思维、辩证思维、创造思维有了较大的发展。观察力、记忆力、想象力有了明显的提高，认知活动的自觉性，认知系统的自我评价和自我控制能力也有了相应的发展。
由于本课时内容具有较高的抽象性，学生们会感到困难，因此在教学中，我除了引导学生自主、探索、合作学习以外，还通过启发式教学，设置大量的问题情境，来激发学生的学习兴趣和进一步培养他们分析、归纳、概括能力。
五、教学方法
合作探究、讨论法演示法、讲授法
媒体课件用PowerPoint制作的演示文稿（内有DNA复制过程的动画）；实物展台
展示学生推导的DNA半保留和全保留复制的结果及相应的实验结果示意图
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习，初步把握实验的原理和方法步骤。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时
八、教学过程
(2)教学过程设计
教学内容
教师组织和引导
学生活动
教学意图
问题探讨
〖提示〗两个会徽所用的原料应该选自一块石材；应先制造模型，并按模型制作会徽；应使用电子控制的刻床；刻床应由一名技术熟练的师傅操作，或完全数控等。（以上可由学生根据自己的经验推测回答，事实是原料确实选自一块石材，但由于时间紧迫，两个会徽是由两名技术最好的师傅手工雕刻的）。验证的最简单的方法是：将两个印章的图形盖在白纸上进行比较（学生也可能提出更科学、更现代化的方法）。
阅读思考讨论回答
引入新课
〖讲述〗DNA既能作为遗传物质，就必须具有精确的自我复制能力，那它是怎样进行复制的呢？
思考讨论
引起思考引入新课
一、对DNA分子复制的推测
〖引导〗引导学生阅读课文P52，沃森和克里克提出的著名的DNA双螺旋结构模型后，又发表了遗传物质自我复制的假说。进而总结出“半保留复制”的概念。
〖讲述〗在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个双螺旋分子中，一条链是旧的而另外一条链是新的，因此这种复制方式被称为半保留复制。
阅读思考
学新知识
二、DNA半保留复制的实验证据
〖讲述〗我们知道，当假说通过实践检验并被证明是正确的后，才能上升为科学理论。随着科学技术的发展，放射性同位素示踪技术被应用到DNA分子复制的研究中。下面我们来探讨一下DNA分子半保留复制的实验证据。
〖讲述〗大家阅读课文P53，结合图3-12，利用物理、化学知识体会科学家实验设计的方法、原理、步骤、结果、结论及它的巧妙之处。
强调：该实验证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。
看图思考
培养严谨重视实的态度
旁兰思考题1
〖提示〗本实验是根据半保留复制原理和DNA密度的变化来设计的。在本实验中根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA了。
思考回答
拓展思维知识迁移
三、DNA复制的过程
1.概念：指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。
2.时间：细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期
3.场所：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
4.条件：⑴模板：两条母链
⑵原料：四种脱氧核苷酸、能量（ATP）
⑶酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
　5.过程：
  ①解旋提供准确模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。
  ②合成互补子链：以上述解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。
  ③子、母链结合盘绕形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的DNA分子，这样，1DNA分子→2个完全相同的DNA分子。
6.特点：①DNA分子是边解旋边复制的；②是一种半保留式复制。（即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条（子链）则是新合成的。）　
7.“准确”复制的原因：
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
8.结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子
9. 意义：DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使种族得以延续。
学生思考下列问题：
①什么叫解旋？解旋的目的是什么？
②什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？
③简述“子链”形成的过程。
DNA复制后两个子代DNA分子和亲代DNA分子是否完全相同？为什么？
通过设问，学生回答，进一步让学生理解和巩固DNA复制的全过程。
DNA分子连续复制演绎的计算规律
已知某一DNA分子用15N标记（0代）将含有该标记DNA分子的细胞（或细菌）转移到只含14N的培养基中培养（进行DNA复制）若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例如下表：
世代
DNA分子的结构特点
脱氧核苷酸链的数量变换规律
分子总数
不同DNA分子占全部DNA分子之比
单链总数
不同脱氧核苷酸链占全部链之比
只含15N分子
含14N15N分子
只含14N分子
含15N的链
含14N的链
0
1
1
2
1
1
2
1
4
1/2
1/2
2
4
1/2
1/2
8
1/4
3/4
3
8
1/4
3/4
16
1/8
7/8
n
2n
2/2n
1－2/2n
2n＋1
1/2n
1－1/2n
学生填表
培养学生的总结能力
小结
1．通过学习必须掌握DNA的复制过程、复制的必需条件及DNA复制在生物学上的重要意义。为学习生物的遗传和生物的变异奠定基础。
2．目前DNA分子广泛用于刑事案件侦破等方面
（l）DNA分子是亲子鉴定的主要证据之一。
（2）把案犯在现场留下的毛发、血等进行分析作为破案的证据，与DNA有关。
（四）反思总结，当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）
（五）发导学案、布置预习。
我们已经学习了DNA的结构和复制，基因与我们常说的DNA有什么关系呢？在下一节课我们一起来学习基因是具有遗传效应的DNA片段。这节课后大家可以先预习这一部分，并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。
设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
九、板书设计 
DNA 分子的复制
    1、概念： 1DNA  ——  2DNA 
    2、复制过程：解旋        模板+原料   
                          1 DNA    单DNA       2DNA 
                          E          能量 +  E 
　 3、半保留复制：概念    意义     
十、教学反思
开头学生兴趣高的材料问题引入，能很快进入学习角。教师对本节教材中的资料分析进行了重组，条理更清晰，有利于学生构建新知识，同时也认识到教材内容不是让他们被动地不加思考地全盘接受，而是一些供他们分析和思考的素材。
教学中还设计了合理简洁的板书，要点突出，给学生留下思考的空间和知识内化的机会，加强学生对知识的理解和归纳能力。整节课学生均能积极收集和整理信息，主动参与探究过程，大胆说出自己的见解，有思维的碰撞，收到了很好的效果。