DNA半保留复制的实验证据教案

DNA半保留复制的实验证据教案(一)
剖析DNA半保留复制的实验证据

剖析DNA半保留复制的实验证据

现在高中生物的新课程教材里引证了很多科学发展史的经典实验，包括了很多方法，这些往往都是高考命题的材料，所以我们在精读课文的时候要注意这些经典实验的剖析。如本节的DNA半保留复制实验。由于此实验的难度较大，教材将其列为了选学内容。但此实验作为试题的背景材料，在每年各地的高考题中出现的比例是相当高的。

沃森和克里克在制作DNA模型时，就已经推测出了DNA分子的自我复制的机制。但假说是必须通过实践检验并被证明是正确的后，才能上升为科学理论的。

下面我们来探讨一下DNA分子半保留复制的实验证据。

早期研究中，科学家们提出了三种复制模型：

①全保留复制：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。

②半保留复制：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，每个分子中都有一条旧

链和一条新链。

③弥散复制：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”。

1、DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA以证明DNA的复制方式呢？

回忆以前学习过的经典实验，我们要追踪亲代DNA的两条链在子代DNA中出现的情况，要采用化学上的同位素标记法和物理学的梯度离心法

2、教材给出的实验材料用到大肠杆菌，想一想如果用人的红细胞悬浮液；鸡血红细胞悬浮液是否可以？

大肠杆菌分裂能力强且速度快，便于DNA分子的标记和复制的研究。而人的红细胞和鸡血红细胞已不能再分裂，所以不适合作为此实验的实验材料。

3、已知不同分子质量的DNA离心后，在离心管内的分布情况如图：

1414

轻带N‖N

1515

重带N‖N

现将15 N标记的大肠杆菌移入14 N的培养基中让其繁殖一代，取子代的DNA进行离心，实验结果显示离心管中只在中间出现1条带。由此实验现象我们可以得出什么结论呢？

中带

依照上面假说，如果是全保留复制，亲代的DNA双链为15N‖15N，移入14 N的培养基中繁殖一代，子代DNA应为：亲代双链都是15N标记，即15N‖15N，新合成的双链全为14N，即：14N‖14N；提取DNA进行离心，结果应该是离心管出现两条带：14N‖14N为轻DNA，在离心管的上部，15N‖15N为重DNA，在离心管的下部。但是，结果却是只在中部有一条带，则可否定 “全保留模型”。若是半保留复制应只出现一种DNA，即15N‖14N，提取DNA进行离心，结果应该是离心管中部出现一条带。与实验现象吻合。若是 “弥散复制”，得到

1415的DNA分子由一条N链和一条N链被切成若干片段后，又以某种方式聚集成“杂种链”。

从质量上来分析离心后也应得到一条和半保留复制相同的中带，所以弥散复制模型不能排

除。）

4、将上面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进行离心，结果是离心管中有2条带，比例相等，一条位于上部，一条位于中部。此实验现象能否定“弥散复制模型”吗？

将子一代大肠杆菌再放入含14N的培养基中繁殖一代，按“半保留复制”预期应有两种DNA，一种为14N‖15N，另一种是14N‖14N；这两种DNA的数量相等；离心后离心管中有2条带，比例相等，一条位于上部，一条位于中部。若按“弥散模型”预期，第二代子链都是轻重相间排列，但轻链片段比例要多于重链片段，所以预期仅一条带位于中上部。与实验的结果不符合，所以可彻底排除“弥散模型”。

从而我们证实了DNA半保留复制是完全正确的。

DNA半保留复制的实验证据教案(二)
DNA复制教案 2011090407

第三章 第3节《DNA的复制》教学设计

一、 教学目标

1.知识目标：

（1）概述DNA分子的复制。 （2）探讨DNA复制的生物学意义。 2.能力目标：

（1）通过对DNA复制方式的推测，再次领悟假说—演绎法在科学研究中的应用。 （2）通过分组探究，增强合作意识，提高合作能力。 3.情感态度与价值观目标：

（1）认识到合作交流在科学研究中的重要性。

（2）认同技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。

二、 教材分析

1、教材中的地位

本节课内容是人教版高中生物必修2第3章第三节。这一课时，是遗传学的基本理论，在联系DNA结构的基础上，进一步阐明DNA通过复制传递遗传信息的功能。学好这一课时，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识得理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质非常重要。学好这一课时，有利于学生对基因突变、基因重组等内容的理解和掌握。 2、重点难点

重点：DNA分子复制的过程。 难点：DNA分子复制方式的探究； DNA分子复制的过程。

三、 教法、学法设计

1.教法设计

结合教材的特点和学生实际，本课时主要采用探究式、启发式教学法。引导学生探究DNA复制的方式，当学生遇到问题难以解决时，教师进行恰当的启发，让学生的探究过程得以顺利进行。 2.学法设计

本课时通过设疑，学生提出问题——作出假设——演绎推理——实验验证，得出结论。学生小组合作探究DNA复制的方式和复制的过程。

四、 教学用具

1、多媒体课件

PPT演示文稿（内有DNA复制过程的动画）

2、探究DNA复制方式的材料

两种颜色的长约8厘米的短绳或电线或纸条，每组12+16=28根

3、数码相机

拍摄并展示学生推测的DNA半保留和全保留复制的结果

五、 设计思想

本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，将科学探究的过程（提出问题——作出假设——演绎推理——实验验证，得出结论）作为本节课的教学主线，以求让学生亲身参与、体验科学探究的过程，从而培养学生的科学精神和科学素养。 六、教学过程：

七、板书设计

第3节 DNA的复制 一、复制方式的推测： 半保留复制 全保留复制

二、半保留复制的实验证据 三、复制的过程

过程： 条件： 特点： 四、意义：

DNA半保留复制的实验证据教案(三)
DNA分子复制教学设计

第三章第3节《DNA的复制》教学设计

班级：高一（11） 授课教师：张美芳 时间：2014.4.20

一、教学目标

（1） 理解DNA复制的含义和方式。

（2） 掌握DNA的复制过程。

（3） 概述DNA复制的生物学意义。

二、教学重难点

重点：DNA分子复制的方式及过程

难点：DNA分子复制方式；DNA分子复制的过程

三、教学用具

多媒体课件

四、教学方法：讲授法、问题引导法、课件演示法等

五、课时安排：1课时

六、教学过程：

（一）导入

刚刚结束的咱们学校第一届校运动会，想必大家还记忆犹新，那大家还记得这幅图片吗？ 展示图片：校运动会会徽

因为需要，现在还要几张跟这相同的图片，如何快速获得？（学生：复印）

对，复印，也可以叫复制。对于复制，大家并不陌生，生活中很多时候都能用到。那么，在生物体中有没有这种过程呢？引入今天课题。

（二）进行新课

教师：在前面的学习中我们提到过DNA的复制，那么关于DNA的复制我们已经知道了哪些？

学生：发生在有丝分裂和减数第一次分裂的间期，在细胞核中进行

教师：那么DNA究竟是如何进行自我复制的呢？我们首先来了解一下DNA的复制方式。

1、对DNA复制的推测

教师：DNA有两条链，当时科学家猜想可能有以下两种复制方式：全保留复制和半保留复制。

投影图解这两种DNA复制方式。

教师：科学家认为DNA的复制方式是半保留复制，并设计了实验证明。

思考：实验设计的关键是什么？

学生：能够区分亲代与子代的DNA。

2、DNA半保留复制的实验证据

教师：（投影）阅读教材P52-P53页，结合图3-12了解实验方法、过程和结果。思考问题：

（1）实验方法是？用哪种元素进行标记？

（2）如何将碱基组成相同但质量不同的DNA区分开？

（3）如何区分亲代与子代的DNA分子？

学生：（1）同位素标记法 N

（2）密度梯度离心法

（3）根据试管中DNA所在的位置

教师：投影实验过程，并进行讲解。

教师：通过这个实验得出的结论是什么？

学生：DNA的复制方式是半保留复制。

教师：我们已经知道了DNA的复制方式是半保留复制，下面就来学习一下DNA分子复制的过程。

3、DNA分子复制的过程

教师：（投影）阅读教材P54页，结合图3-13，从以下几个方面进行理解：

（1）概念：指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。实质是遗传信息的复制。

（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：a.模板：两条母链【DNA半保留复制的实验证据教案】

b.原料：四种脱氧核苷酸、能量（ATP）

c.酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶

请1-2位同学进行回答。

教师：下面我们一起来看一下DNA分子复制的具体过程。

投影DNA复制过程，并进行讲解。

播放DNA分子复制动态过程。

师生共同总结DNA分子过程：

①解旋

②合成互补子链

③子、母链结合盘绕形成新DNA分子

教师：通过我们刚才的学习，请同学们思考一下DNA分子的复制有什么特点？

学生：①边解旋边复制 ②半保留复制

教师：那DNA分子为什么能够进行准确的复制呢？

学生：①独特的双螺旋结构提供模板 ②碱基互补配对原则

教师：DNA分子复制的结果是一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子，那么这个过程对生物体有什么意义呢？

学生：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。

（三）课堂小结

利用多媒体课件引导学生概括总结。

（四）当堂巩固

多媒体投影当堂检测题

（五）作业布置

完成导学案后“达标测试题”

七：板书设计

第3节 DNA的复制

一、对DNA复制的推测

二、半保留复制的实验证据

三、DNA的复制过程

1、概念：

2、时间：

3、场所：

4、条件：模板、酶、原料、能量等

5、过程：①边解旋，边复制 ②碱基配对，形成子链

③子链与母链结合，构成新的DNA分子

6、特点：①边解旋，边复制 ②半保留复制【DNA半保留复制的实验证据教案】

7、意义：

DNA半保留复制的实验证据教案(四)
DNA复制教案

第三章第3节《DNA的复制》教学设计

一、

设计思想

本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，将科学探究的过程（提出问题——作出假设——演绎推理——实验验证，得出结论）作为本节课的教学主线，以求让学生亲身参与、体验科学探究的过程，从而培养学生的科学精神和科学素养。 二、 教材分析 1、教材中的地位

本节课内容是人教版高中生物必修2第3章第三节。这一课时，是遗传学的基本理论，在联系DNA结构的基础上，进一步阐明DNA通过复制传递遗传信息的功能。学好这一课时，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识得理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质非常重要。本节内容又是学习后面第5章内容的基础，学好这一课时，有利于学生对基因突变、基因重组等内容的理解和掌握。 2、重点难点

重点：DNA分子复制的过程

难点：[探究DNA分子复制方式的探究；DNA分子复制的过程 三、 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，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、想象力有了一定的提高，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，设置一定量的问题情境，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。 四、 教学目标 1.知识目标：

（1）概述DNA分子的复制。 （2）探讨DNA复制的生物学意义。 2.能力目标：

（1）通过对DNA复制方式的推测，再次领悟假说—演绎法在科学研究中的应用 （2）通过分组探究，增强合作意识，提高合作能力 3.情感态度与价值观目标：

⑴认识到合作交流在科学研究中的重要性 （2）认同技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。（3）认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程 五、 教法、学法设计 （一）教法设计

结合教材的特点和学生实际，本课时主要采用探究式、启发式教学法。引导学生探究DNA复制的方式，当学生遇到问题难以解决时，教师进行恰当的启发，让学生的探究过程得以顺利进行。 （二）学法设计

本课时通过设疑，学生提出问题——作出假设——演绎推理——实验验证，得出结论。学生小组合作探究DNA复制的方式和复制的过程。 六、 教学用具

1、多媒体课件

PPT演示文稿（内有DNA复制过程的动画）

2、探究DNA复制方式的材料

两种颜色的长约8厘米的短绳或电线或纸条，每组12+16=28根

3、数码相机

拍摄并展示学生推测的DNA半保留和全保留复制的结果

八、板书设计

第3节 DNA的复制 一、复制方式的推测： 半保留复制 全保留复制

二、半保留复制的实验证据 三、复制的过程

过程： 条件： 特点： 四、意义： 九、巩固练习

1、关于DNA分子复制的叙述，错误的是（）

A．复制发生在细胞分裂间期 B．边解旋边复制

C．复制需要氨基酸和酶 D．复制遵循碱基互补配对原则 2．DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（） A．鸟嘌呤与胸腺嘧啶B鸟嘌呤与尿嘧啶 C鸟嘌呤与胞嘧啶 D．腺嘌呤与尿嘧啶 3．一个ＤＮＡ分子复制后，新形成的子链（）

A．是DNA母链的片段 B．和DNA母链之一完全相同 C．和DNA 母链都相同 D．和DNA母链稍有不同【DNA半保留复制的实验证据教案】

4.某双链DNA分子，经3次复制后，所得到的第四代DNA分子中，含有原亲代DNA链的分子数是（ ） A.1 B.2 C.3 D.4

5、一条染色体含有一个双链DNA分子，经复制后，一条染色单体含有 （ ）

A、两条双链DNA分子 B、一条双链DNA分子 C、一条单链DNA分子 D、四条双链DNA分子 6．用15N标记的一个DNA分子,放在含有14N 的培养基中复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次是

A 1／2，1／4 B 1／4，1／8C 1／4，1／16 D 1／8，1／8

7、含有P或P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但P比P质量大。现将某哺乳动物的细胞移至含有P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如图。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：

(1)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带① ，条带② 。

（2）G0、G1、G2三代DNA分子离心后的试管分别是图中的：G0 G1 ，G2 。

（3）G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是 。

（4）上述实验结果证明DNA的复制方式为 。DNA的自我复制能使生物 的 保持相对稳定。

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DNA半保留复制的实验证据教案(五)
3 DNA的复制 教学设计 教案

教学准备

1. 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

3.培养学生自学能力，观察能力、分析理解能力

4.激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲

2. 教学重点/难点

教学重点：

DNA复制的条件、过程及特点。

教学难点：

DNA复制的过程，特别是半保留复制。

3. 教学用具

教学课件

4. 标签

教学过程

(一)、引入新课

什么是DNA的复制？

DNA分子的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程. DNA分子是如何复制的

?

（二）、对DNA分子复制的推测

最早提出的DNA复制模型有三种：

1、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；

2、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；

3、分散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的；

沃森和克里克推测是半保留复制模型

如果要设计实验证明哪个观点是正确的，你认为最基本的思路是什么？

把复制的子链和原来的母链做上标记，然后观察它们在新DNA中出现的情况。 探究DNA分子复制方式

关键: 区分亲、子代DNA

实验方法: 同位素示踪法

实验材料: 大肠杆菌

将大肠杆菌放在NH4Cl培养液培养生长

4、对DNA复制方式的探究

假说-演绎法：【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。

（三)、DNA半保留复制的实验证据

演绎推理

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的组成是怎样的?

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？ 同位素(具放射性)标记的方法

问题３:如果用同位素(放射性)进行标记,用什么元素?

可用C、H、O、N、P等元素

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？

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？

通过离心使其发生分层(15N质量大于14N)

问题６:如果对亲代、子一代、子二代的DNA都分别进行离心，结果会怎样分布？ 1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料， 运用同位素示踪技术

想一想: 怎样把不同的DNA分开呢？

密度梯度离心技术

3种预期结果 实验结果分析 结论：

实际实验结果：

DNA复制方式: 半保留复制

思维拓展

1) 复制n次后DNA个数: 2n(n=复制次数)

2) 含母链的DNA数量比例

无论DNA复制多少次,含有母链的DNA分子只有两条

例：将 15N标记的DNA分子放在 14N 的培养基上培养， 经过3次复制，在所形成的子代 DNA中，含15N的DNA占总数的比例和含15N的脱氧核苷酸链占总数的比例各为（ ）和（ ）

A．1/16 B．l／8 C．1／4 D．1／2

1、DNA分子复制发生在什么时间? 有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期

总结：

(四）、DNA分子复制的过程

1.概念：是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程

2.时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物）

3.场所：细胞核(主要)

4. 过程：

（1）解旋

（2）合成互补子链

（3）螺旋化

什么叫解旋？解旋的目的是什么？

在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子的两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，双螺旋的两条链解开的过程。

目的：为复制提供准确的模板，解开的两条单链叫母链。

解旋酶的作用位点？碱基对之间的氢键

5、DNA分子复制时需要哪些条件？

①模板：亲代DNA的两条母链； ②原料：4种脱氧核苷酸：

③能量：ATP; ④酶 ：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。

6.DNA分子复制的特点: 边解旋边复制 半保留复制方式

7.DNA准确复制的原因?

①DNA分子具有独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；

②碱基遵循互补配对原则，使复制准确无误。

DNA的复制是否一定准确无误？

8.DNA分子的复制实质(意义)？

DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传递给了子代，从而保持了遗传信息的连续性，保证了物种的相对稳定性。

总结：

规律1：亲代DNA复制n代后，DNA分子数为2n，含亲代母链的DNA分子数为2，不含亲代母链的DNA分子数为2n-2

变通：亲代母链与子代DNA链数之比为：1/2n

含亲代母链的DNA分子数与子代DNA分子数之比为：2/ 2n

规律2：亲代DNA分子经 n 次复制，所需某种游离的脱氧核苷酸数=a (2 n－1) 规律3：碱基总数＝失去H2O数＋2

例如：一个DNA分子片段，经水分解消耗88个水分子，得到多少个脱氧核苷酸？90