DNA复制方式探究
【教案】DNA的复制+教学设计+2022—2023学年高一下学期生物人教版必修2
《DNA的复制》教学设计一、教材分析和设计思路“DNA的复制”是人教版高中生物学教材《遗传与进化》第3章第3节的内容。
本节内容包括对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据(选学)和DNA分子复制的过程3部分内容。
DNA分子复制的推测，旨在使学生了解沃森和克里克在制作DNA模型后，推测了DNA分子的自我复制的机制这一事实，更重要的是使学生理解结构与功能的内在联系。
DNA半保留复制的实验证据很好地揭示生物学研究必须源于实证，并体现了假说—演绎法的科学研究方法，但由于证明DNA半保留复制实验的难度较大，教材将这部分内容安排为选学。
按就近发展区原则，可增加一个密度梯度离心的模拟实验作为铺垫，再引出半保留复制和全保留复制方式，然后引导学生设计实验，演绎推理实验结果，最终理解DNA半保留复制的实验验证。
二、教学目标1.运用假说--演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。
2.概述DNA复制的条件、过程和特点。
3.通过对DNA半保留方复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
三、教学重难点1.教学重点（1）运用假说--演绎法探究DNA的复制方式。
（2）DNA复制的条件、过程和特点。
2.教学难点（1）运用假说--演绎法探究DNA的复制方式。
（2）DNA复制的过程分析和相关计算。
四、教学过程教学环节主要教学活动设计意图引入新课结合假说演绎法，对DNA复制进行问题探讨：沃森和克里克在发表DNA双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。
”1. 碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？2. 这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点?复习前概念，提出新问题，引发学习兴趣。
新知学习对DNA复制的推测1.引入沃森和克里克论文部分内容，提问：碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？2.提问：除了半保留的方式之外，DNA复制的方式还可能有哪些？出示科学家提出的DNA全保留和半保留复制的两种假说图解，提示学生全保留复制是指母链DNA分开，分别复制形成两条子链DNA，此后两条母链DNA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。
DNA的复制 知识讲解
DNA分子的复制【学习目标】1、理解证明DNA分子是半保留复制的方法和过程2、概述DNA分子复制的过程及特点3、探讨DNA复制的生物学意义【要点梳理】要点一：探究DNA复制方式的实验1.1958年，梅塞尔森（Meselson）和斯塔尔（Stahl）密度梯度离心实验2.分析实验现象要点诠释：（1）在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA，在离心管中离心形成的带位于上层，称为轻带。
（2）在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA，在离心管中离心形成的带位于下层，称为重带。
（3）将亲代含15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基上，繁殖Ⅰ代，将得到的Ⅰ代DNA分子离心，在离心管中形成的带位于中层。
（4）将Ⅰ代DNA分子继续在含14N的培养基上繁殖，得到Ⅱ代DNA分子，同样用密度梯度离心分离，发现Ⅱ代DNA分子在离心管中的位置是轻带和中带。
3、实验结论DNA分子的复制是半保留复制要点二：DNA的复制——以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程1、场所：主要是在细胞核（凡是细胞内有DNA的地方均可复制）（1）真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核（2）原核生物：拟核、细胞质（如质粒的复制）（3）病毒：宿主细胞内（4）（细胞核中）时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
2、条件：（1）模板：亲代DNA分子的两条链（2）原料：4种游离的脱氧核苷酸（3）能量（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等3、过程：边解旋边复制，分为三个阶段：（1）解旋，提供模板母链；（2）以母链为模板，进行碱基互补配对，合成互补子链；（3）母链和子链盘绕，形成两个新的DNA分子。
即解旋→合成子链→母、子链组成双螺旋。
4、特点：半保留复制，即新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链（模板链——连续性）。
5、结果：1个DNA分子形成了2个DNA分子。
DNA的复制教案2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2
教学设计方案教学主题DNA的复制教学对象高一学生科目生物学教材人教版高中生物学必修二授课时间1课时授课类型新授课，讲授法教学工具教材、多媒体教学目标 1.从结构与功能观角度阐明DNA半保留复制的过程。
（生命观念）2.通过观察、分析，说明DNA复制的特点。
（科学思维）3.通过“模拟实验——同位素标记的DNA经离心后在试管中的分布”，发展分析、推理的能力。
（科学探究）4.说出沃森和克里克对DNA复制方式的早期推测。
体会科学发展的艰辛，养成求实的科学精神。
（社会责任）教学重难点重点：1）运用演绎——推理法探究DNA复制的方式。
2）DNA半保留复制的过程、特点、条件。
难点：1）DNA半保留复制的过程。
重难点解决方案学生运用假说——演绎法探究。
教师利用板书示范、讲述。
直观教具——视频展示微观过程教学目标细化（一）知识与技能1.从结构与功能观角度阐明DNA半保留复制的过程。
（生命观念）2.通过观察、分析，说明DNA复制的特点。
（科学思维）（二）过程与方法3.模拟实验——“同位素标记的DNA经离心后在试管中的分布”，发展分析、推理的能力。
（科学探究）（三）情感、态度与价值观4.说出沃森和克里克对DNA复制方式的早期推测。
体会科学发展的艰辛，养成求实的科学精神。
（社会责任）课后作业 1.绘制本节课的概念图2.查阅PCR技术的相关资料，了解PCR技术的原理及其应用。
网络学习拓展资源视频、文字资料参考资料人教版教材教学反思本节课的导入由DNA双螺旋结构特点入手，唤醒学生先前学习的知识，为本节课的学习做准备。
两个学生活动的设计既突出了重点又突破了难点，尤其是活动二让学生自己分析信息再去作图，设计巧妙。
教师通过问题串的形式层层深入，引导学生一步步的思考，掌握知识，最后播放视频，既总结了DNA复制的过程，又给学生以直观的形象认识。
课程内容较多，具有一定的难度，不能保证全体同学在课上理解并内化知识。
板书设计教学过程教师活动学生活动设计意图复习旧课，导入新课（5min）1.复习导入教师提问：上节课我们讲了沃森和克里克探究出DNA的双螺旋模型，那么DNA双螺旋结构有什么特点呢？学生根据之前所得回答：DNA分子由两条链组成，这两条链按照反上平行方式盘旋成双螺旋结构。
dna半保留复制实验原理
dna半保留复制实验原理
DNA半保留复制是一种基于DNA双链结构的复制方式。
在DNA复制过程中，双链结构首先被解开，形成两个单链模板。
在半保留复制中，DNA双链结构中的一个链被称为“旧链”，
另一个链被称为“新链”。
DNA聚合酶是一种酶类，它在复制
过程中起到了关键的作用。
DNA聚合酶可以读取旧链上的信息，并将其复制到新链上。
实验原理是通过在DNA复制反应体系中添加荧光标记的核苷酸，使得新合成的DNA链具有荧光性质。
在实验开始时，模
板DNA被加入到聚合酶和荧光标记的核苷酸的反应体系中。
聚合酶能够在旧链上合成新链，而荧光标记的核苷酸使得新链带有荧光标记。
为了进行半保留复制实验，需要在一定时间后停止复制反应，以便分析新合成的DNA。
停止反应的方法可以通过加入一些
特定的化学物质，如EDTA或高温处理。
实验结果可以通过Gel电泳等方法进行分析。
由于新合成的DNA带有荧光标记，因此可以通过Gel电泳的结果来确定哪
些带有荧光信号的DNA链是新合成的。
相比之下，没有荧光
信号的DNA链则是旧链。
通过对新旧链的分析，可以探索DNA复制的机制和原理。
这
种半保留复制实验可以在实验室中重现DNA的复制过程，并
帮助科学家们更好地理解DNA的复制及其相关的生物学过程。
17知识讲解——DNA复制及复制的证据
高考总复习DNA复制及复制的证据【考纲要求】１．理解“证明DNA为半保留复制的实验”的实验设计思路及结论２．掌握DNA复制的过程及特点３．掌握关于DNA复制的一些计算４．掌握PCR技术的过程及特点【考点梳理】要点一、探究DNA复制方式的实验对DNA的复制方式人们一直有两种假设：全保留复制和半保留复制，后来经实验证明DNA为半保留复制。
１.1958年，Meselson和Stahl的密度梯度离心实验（１）实验材料：大肠杆菌（结构简单，只含１个DNA分子）（２）实验过程及结果（如下图）：①将大肠杆菌培养在含15NH4CL（有放射性）的培养液中培养多代，提取总DNA，并进行离心，发现DNA全出现在位置较靠下的重密度带。
可推测得大肠杆菌DNA的两条链均被较重的１５N标记（１５N/１５N），如下图：②将以上大肠杆菌培养移入含1４NH4CL（无放射性）的培养液中培养一代得F1，提取总DNA，并进行离心，发现DNA全出现在位置在中间的中密度带。
可推测得大肠杆菌DNA的一条链被较重的１５N标记，一条链含较轻的１４N（１４N/１５N），如下图：◎注意：此步实验及其结果是证实DNA分子的半保留复制的最关键步骤③将以上大肠杆菌培养在含1４NH4CL（无放射性）的培养液中再培养一代得F2，提取总DNA，并进行离心，发现DNA既出现在位置在中间的中密度带，又出现在位置靠上的轻密度带。
可推测得有的大肠杆菌DNA１５N标记，一条链含较轻的１４N（１４N/１５N），有的大肠杆菌DNA的两条链均含较轻的１４N（１４N/１４N），如下图：2. DNA半保留复制的另一实验证据——染色体色差法将细胞培养在含有BrdU的培养基中，当细胞增殖DNA复制时，BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到DNA的子链中。
在染色体中，若DNA只有一条单链掺有BrdU，则着色深；若两条链都掺有BrdU，会使DNA双链螺旋程度降低，从而着色变浅。
将处于不同细胞周期的中期细胞进行常规制片，经特殊染色后，在显微镜下观察每条染色体的着色情况验证DNA的复制方式，实验过程及观察结果如下图：由上述实验结果分析可知，DNA的复制方式为半保留复制。
DNA半保留复制的证据解读
AT TA GC CG
AT TA GC CG
GC
CG
有关DNA复制的相关计算
连续复制n次，得到的：
2n 子代DNA分子数=_____
2(n+1) 脱氧核苷酸链数 =_____ 2 母链数=____
子链数=________ 2(n+1) ﹣2
有关DNA复制的相关计算
由于DNA的半保留复制，亲代 DNA虽然多代复制，它的两条母链仍 存在于后代而不会消失，这是解答 DNA复制所有相关计算的关键。
27
实验目的：探究DNA分子复制方式 实验过程：
首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十 五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。 将15N标记的大肠杆菌移至只含14N的培养基中
同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密
度梯度离心，可得到下列结果：
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DNA半保留复制的证据
哈密石油高级中学 杜金洋
1
二、DNA复制方式的探究 假说—演绎法
发现问题
提出假说 验证假说 得出结论
对DNA分子复制方式的推测
双链DNA分子
全保留复制
半保留复制
混合型复制
①全保留复制： 以两条母链为模板合成两条DNA子 链，子代DNA中母链重新结合，两条子 链彼此结合成另一个子代DNA分子。
结果检测：检测亲子代DNA比重
将大肠杆菌放在含15N培养液培养中 思路： 生长，而后放在含14N培养液中生长 设法分离出DNA，密度剃度离心
实验：探究DNA分子复制方式
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年 由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验 所证明。 该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基 中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变 为15N。 将15N标记的大肠杆菌移至只含14N的培养 基中同步培养一代、二代、三代。分别提取 DNA，作密度梯度离心，可得到下列结果：
高中生物DNA的复制教案3篇大全2020
高中生物DNA的复制教案3篇大全2020DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程，从一个原始DNA分子产生两个相同DNA分子的生物学过程。
接下来是小编为大家整理的高中生物DNA的复制教案大全，希望大家喜欢!高中生物DNA的复制教案大全一一、教材分析DNA复制是生物遗传信息得以世代相传和延续的基础，也是生物变异的基础。
本节内容在编排上先讲述科学家对DNA复制的推测，然后介绍DNA半保留复制的实验证据，在此基础上再引导学生学习半保留复制的具体过程。
本节是进行探究学习很好的一课，引导学生对该过程的演绎推理，帮助学生理解的同时，培养学生科学探究的一般方法和逻辑思维。
学生在学习本节课之前，已经学习过“DNA的结构”，教师应充分调动学生已有的知识基础进行理解，而DNA的复制过程是一个微观而复杂的内容，学生不易理解，教师可结合直观形象的示意图或视频动画来辅助教学，帮助学生进行学习和掌握。
二、教学目标1、概述DNA分子的复制。
2、探讨DNA复制的生物学意义。
三、教学重点和难点1、重点：DNA分子复制的条件、过程和特点。
2、难点：对半保留复制的推理与验证。
四、教学策略通过设置问题情景，引导学生在探究中学习新知识。
1、设置问题情境，引人课题。
以9.11事件入手，引导学生在分析PCR工作原理的基础上思考人体内的DNA是如何进行复制的。
2、分析经典实验，引导学生领悟科学探究的过程。
设计引导学生对康贝格、梅赛尔一斯特尔等人的经典实验进行层层设疑，让学生尝试自己作出设计，得出结论。
3、借助直观手段，帮助学生理解DNA复制的具体过程。
五、教学过程1、设置问题情景，引人课题震惊世界的“9·11”事件夺去了很多无辜的生命，两幢大楼轰然倒塌，死伤者数以千计，从废墟中清理出的尸体面目全非，无法辨认，如何来确定罹难者的身份呢?警方利用PCR技术获得了罹难者大量的DNA系列。
通过与失踪人员的亲人进行DNA检测鉴定和认定。
高中生物人教版2019必修2第3章第3节DNA的复制课件48张
任务活动
【资料】 沃森和克里克提出DNA分子半 保留复制假说后,有人提出DNA分子全保 留复制的假说,也有人提出DNA分子弥散 复制的假说。弥散复制是指以亲代为模板 进行的部分复制,在复制过程中亲本DNA 双链被切割成小片段,分散在新合成的两 个DNA双链分子中, DNA分子复制方式的 三种假说图解如下:
(√ )
【当堂小结】
教师备用习题
1.某一DNA分子的两条链用放射性
32P标记后,在不含32P的培NA分
子个数是
( D)
A.7
分含有不同氮元素的DNA。 4.实验结论:DNA的复制是以
半保留 的方式进行的。
预习梳理
三、DNA复制的过程 1.DNA复制的概念:以 亲代DNA 为模板合成 子代DNA 的过程。 2.时间:在真核生物中,这一过程是在 细胞分裂前的间 期,是伴随着
染色体 的复制而完成的。 3.过程:DNA复制是一个 边解旋边复制 的过程,需要 模板 、 原料 、
小 (轻带),一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中(中带)。
任务活动
轻带(密度最小):DNA分子两条链都只含 14N ,离心时在试管的上部;中 带(密度居中):DNA分子一条链含 15N ,一条链含 14N ,离心时在试 管的 中 部;重带(密度最大):两条链都含 15N 的双链DNA分子,离心 时在试管的 下 部 。 2.实验假设:DNA分子以半保留方式复制。 3.实验预期:第一代离心后应出现中带DNA,第二代离心后出现轻带和中 带DNA。
中的一条单链
D.一个DNA分子复制后产生两个DNA分子,一个为
亲代DNA分子,另一个为子代DNA分子
[解析] DNA分子复制时, 分别以解开的两条单链为 模板,合成两条新链,每条 子链和相应的母链构成一 个新的DNA分子,因此每 一个子代DNA分子均保留 了其亲代DNA分子中的一 条单链,故选C项。
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Байду номын сангаас
第二步：将双链均被15N标记的亲代DNA放在含14N的培养基中 生长，让其再繁殖一代，取子代的DNA进行CsCl梯度离心， 实验结果显示离心管中出现一条中带(一条链含15N，另一条链 含14N)。
第三步：将第二步所得到的大肠杆菌放入含14N的培养基中培养， 得到子二代，然后提取DNA进行CsCl梯度离心，实验结果是 离心管中有2条带，即一条轻带(两条链都含14N)，另一条为中
第二步：将亲代1/大2重肠和杆1/菌2轻(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一 代(Ⅰ)，全请中分析：
如果DNA位于___________带位置，则是全保留复制；如果 DNA如位果于DN_A_的1_/复_4重制__和方_3式/_4为带轻全位保置留复，制则，是则半一保个亲留代复(制15N。—15N)的大肠
第三步杆：1菌为/2转中了移和进到1/一含21轻步4N验的证培养第基二上步繁的殖推一代测，结子果代，两将个D亲N代A分大子肠是杆：菌一(含 15N)个转15移N—到1含5N1，4N一的个1培4N养—基14N上，连其续在离繁心殖管两中代分(布Ⅱ的)位，置请是分一析半在：轻
如D果无ND论A带(DN是1位5N、AN半A于位一—分保1半_于5子留N_在_都复)_的重_是制_大_带1还_5_肠；N_是_杆—如_全_1菌_果4_保N_转D_留，_N移_复其_A_到带的制在_含复，离位带14制离心N置位方心管的，置式后中培则，为的分养是则半结布基保果的上半是不留是位繁保全正复一置殖留保确制致全一复留，的部代制复则，在一无中子。制个法带代；亲区。两如代分个果
(2)有人提出：第一代(Ⅰ)的DNA用解旋酶处理后再离心，就能 直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占1/2，则一定 为半保留复制。你认为此人说法是否正确？_______。原因 是 _______________________________________
(1)实验步骤：
第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子 均为14N—14N；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其 DNA分子均为15N—15N。用某种离心方法分离得到的结果如上 图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。
(2)弥散复制模型：亲代DNA双链被切成双链片段，而这些片 段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链又以某种方 式聚集成“杂种链”。
(3)半保留复制：在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被
3．实验过程
第一步：将大肠杆菌放在含有15N的培养基中培养，获得实验用 的亲代细菌，使亲代的DNA双链都标记上15N(两条链均为重 链)，提取DNA进行CsCl梯度离心，结果只有一条重带。
DNA分别分布在轻带和重带上。 第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含 15N)转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)，请分析：
如果DNA位于________带位置，则是全保留复制；如果DNA 位于________带位置，则是半保留复制。
【典例印证】
某校一个生物活动小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制 的方式进行探究，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为 DNA是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下 列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。
(1)实验步骤： 第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌， 其DNA分子均为14N—14N；在氮源为15N的培养 基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—15N。 用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其
【理论指导】
1．实验方法
探究DNA复制的方式，采用的是同位素示踪技术和离心处理， 根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。
2．有关DNA复制方式的推测
(1)全保留复制模型：作为模板的DNA的两条母链分开，分别复 制形成两条DNA子链，此后两条母链彼此结合，恢复原状， 新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。