資源簡介

第 3 節 DNA的復制
一、教材分析
本節內容為人教版生物學必修 2《遺傳與進化》第 3 章“基因的本質”的第 3 節“DNA
的復制”。
教材的本節內容包括“對 DNA 復制的推測”、“DNA 半保留復制的實驗證據”、“DNA 復制的過程”三部分，這三部分的內容遵循科學史，符合科學研究的邏輯過程。教材的編排是以此為線索，首先使用沃森和克里克的論文節選引發學生思考和推測 DNA 復制的方式，然后通過經典實驗驗證學生自己的推測，從而完成運用假說-演繹法探究 DNA 半保留復制機制的思維鍛煉過程，教材用黑體字作出總結：“DNA 復制是以半保留的方式進行的。”接著結合直觀的示意圖介紹 DNA 復制的本質過程，總結出：“DNA 獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。”教材內容層層遞進，著重在科學探究中運用假說-演繹的科學思維方法。
二、學情分析
通過前面的學習，學生已經掌握遺傳物質的本質、所在位置及其雙螺旋的結構等。能夠概述親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在 DNA 分子上，理解 DNA 分子的是由四種脫氧核苷酸構成，通常由兩條堿基互補的反向平行長鏈形成雙螺旋結構。
三、教學目標
運用假說-演繹法探究 DNA 的復制方式，概述 DNA 通過半保留復制方式進行復制。
通過對DNA 半保留復制方式學習，理解DNA 的準確復制是遺傳信息穩定傳遞的基礎。
概述 DNA 復制的條件、過程和特點。
四、教學重點
運用假說-演繹法探究 DNA 的復制方式
概述 DNA 復制的條件、過程和特點。
五、教學難點
運用假說-演繹法探究 DNA 的復制方式
概述 DNA 復制的過程
六、教學流程
（一）復習導入（DNA 的功能）
問題一：DNA 作為遺傳物質可能有哪些功能？（能夠復制、表達出生物性狀）
展示噬菌體侵染大腸桿菌的過程示意圖，對學生提問，引發學生思考，激發興趣。
（二）對 DNA 復制的推測（DNA 復制的條件）
問題二：如果在體外用化學方法復制或合成 DNA，請你推測需要在反應體系中提供什么成分呢？
在體系中考慮加入 4 種游離脫氧核苷酸作為原料、能量物質和有關 DNA 合成的酶
其實早在 1956 年，科學家科恩伯格進行了類似的思考，并設計實驗進行研究。但結果并沒有得到新的 DNA 分子，直到他再加入了微量的某物質后，才成功獲得新的 DNA 分子，那就是——微量的 DNA。實驗結果顯示：不僅產生新的 DNA，并檢測其產物 DNA 的堿基組
成同模板 DNA 組成極為相似。
【小結】新合成的 DNA 的特異性是由加入微量的模板 DNA 所決定的，并非頭重新合成。
（DNA 復制的條件，并明確什么是 DNA 的復制。）
（三）DNA 半保留復制的實驗證據（DNA 復制的方式）
問題三：DNA 是如何按模板準確地復制呢？
1.提出問題。利用教材中的“問題探討”引出復制的假說
思考：堿基互補配對原則暗示 DNA 的復制機制可能是怎樣的？
2.作出假設。思考：依據結構模型，可以提出什么假說？展示 DNA 兩種復制模式示意圖。這需要實驗證據來證明哪種假說是正確的。
3.設計實驗。講述兩種假說最主要的區別——在子代 DNA 分子中，來自模板 DNA 的母鏈與新合成的 DNA 子鏈的結合方式不同。
（1）如果要通過實驗區分 DNA 復制方式的兩種假說，那么實驗區分的關鍵是什么？
（2）如何區分來自模板 DNA 的母鏈與新合成的 DNA 子鏈？
（3）如何測定子代 DNA 帶有同位素標記的情況？
4.演繹推理。按照 DNA 復制方式的兩種假說進行演繹推理，將預測的實驗結果。
5.實驗驗證。展示美國生物學家梅塞爾森和斯塔爾在 1958 年進行大腸桿菌的 DNA 復制實驗結果， 并與預測結果進行比較。
【小結】DNA 復制方式是半保留復制
（四）DNA 復制的過程
分步展示 DNA 復制示意圖，講述 DNA 復制的過程。
第一步，解旋。由該示意圖可以看到，DNA 復制時，首先是在細胞提供的能量驅動下，解旋酶使堿基間的氫鍵斷開，將 DNA 雙螺旋的兩條鏈打開，形成一個復制叉
第二步，合成子鏈。DNA 聚合酶等以解開的一條母鏈為模板，所暴露出來的堿基，各自與一個游離的 4 種脫氧核苷酸原料，按照堿基互補原則進行配對，各自與母鏈互補成一條子鏈，邊解旋邊延伸，新的子鏈就形成了。
第三步，形成子代 DNA 分子。每條新鏈與其對應的母鏈盤繞成雙螺旋結構，這樣，一個 DNA 分子就產生兩個完全相同的新的 DNA 分子。
問題四：DNA 復制需要哪些基本條件？DNA 復制的特點如何？
【小結】展示 DNA 復制過程的示意圖，列表概述復制條件及其特點
（五）DNA 復制的意義
問題五：如何保證 DNA 復制的準確性？
（1）DNA 獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板。
（2）通過堿基互補配對原則，保證了復制能夠精確地進行。問題六：DNA 為什么要準確地自我復制？
【小結】引導學生理解 DNA 復制的生物學意義。
DNA 通過復制，將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續
性。

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