DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

1、DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制教學設(shè)計方案【教學重點、難點、疑點及解決辦法】1教學重點(1)DNA分子的結(jié)構(gòu)。(2)堿基互補配對原則及其重要性。(3)DNA分子的多樣性。(4)DNA復(fù)制的過程及特點。2教學難點(1)DNA分子的立體結(jié)構(gòu)特點。(2)DNA分子的復(fù)制過程。3教學疑點DNA分子中只能是AT、CG配對嗎？能不能AC G T配對？為什么？4解決辦法(1)充分發(fā)揮多媒體計算機的獨特功能，把DNA的 化學組成、立體結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制過程等重、難點知識 編制成多媒體課件。將這些較難理解的重、難點知識變 靜為動、變抽象為形象，轉(zhuǎn)化為易于吸收的知識。(2)通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對DNA分 子

2、結(jié)構(gòu)特點的理解和認識。3)通過討論交流、通過提高學生的識圖能力、思 維能力，通過配合適當?shù)木毩?，將知識化難為易。（4）通過單環(huán)化合物、雙環(huán)化合物所占空間及堿基 對之間氫鍵數(shù)的穩(wěn)定性，來說明只能是AT、C G配對?！菊n時安排】2課時?！窘虒W過程】第一課時（一）引言：我們經(jīng)過學習，已經(jīng)知道DNA是主要的遺傳物質(zhì)， 它能使親代的性狀在子代表現(xiàn)出來。那么，DNA為什么能起遺傳作用呢？我們來學習DNA的結(jié)構(gòu)。（二）教學過程1.DNA的結(jié)構(gòu)1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋模 型，為合理地解釋遺傳物質(zhì)的各種功能奠定了基礎(chǔ)。為 了理解DNA的結(jié)構(gòu)，先來學習DNA的化學組成。（1）DNA的化學組

3、成學生閱讀教材第78頁，看懂圖64及銀幕上出現(xiàn) 的結(jié)構(gòu)平面圖，基本單位圖。學生回答下列問題：1組成DNA的基本單位是什么？每個基本單位由哪 三部分組成？2組成DNA勺堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？DNA勺每一條鏈是如何組成的？ 學生回答后，教師點撥：1組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一個脫 氧苷糖、一個磷酸和一個含氮堿基組成。2組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A）,鳥嘌呤（G）, 胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）;有四種脫氧核苷酸：腺嘌 呤脫氧核苷酸，鳥嘌呤脫氧核苷酸，胞嘧啶脫氧核苷酸，胸腺嘧啶脫氧核苷酸。DNA勺每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。（2）DNA分子的立體結(jié)構(gòu)

4、出示DNA模型，學生閱書第8頁，指著模型進解說過 歸納，結(jié)構(gòu)的主要特點是：1兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) （簡要 解釋“反向”，一條鏈是5535，另一條鏈是3555， 不宜過深）。2脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。3堿基互補配對原則：兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對“氫鍵”要進行必要的解釋）連接成堿基對，且堿基配對有一定的規(guī)律：AT、G- C（A一定與T配對，G一定與C配對）?？梢姡珼NA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補配對原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確 定了（可在黑板上練習一道題以鞏固互補配對原則）。教師設(shè)問，學生思考后，

5、由教師回答：設(shè)問一：堿基配對時，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或 嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢？這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物 （畫出雙環(huán)） ，占有空 間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物 （畫出單環(huán)） ，占有空間小。 而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環(huán)化合物 和單環(huán)化合物配對才合適。設(shè)問二：為什么只能是AT、G C，不能是AC，GT呢？這是由于A與T通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個 氫鍵相連，這樣使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1:1。學生訓(xùn)練：某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18，那么鳥嘌呤的分子數(shù)占（）A9B18C32% D36答案：C（為鞏固DNA立體結(jié)構(gòu)的有關(guān)知

6、識，加深對DNA分子 結(jié)構(gòu)特點的理解，此時應(yīng)讓學生做 實驗十二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 ，實驗的材料及一些基本步驟可在上課 前準備好，教師示范，控制好上課的時間）。（3）DNA的特性師生共同活動，學生討論和教師點撥相結(jié)合。1穩(wěn)定性：DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與Pi交 替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補配對的方式是穩(wěn)定 不變的，從而導(dǎo)致DAN分子的穩(wěn)定性。2多樣性：DNA分子中堿基相互配對的方式雖然不 變，而長鏈中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。如一個最短的DNA分子大約有4000個堿基對，這些堿基對可 能的排列方式就有種。實際上構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目是成千上萬的，其排列種類幾乎是無

7、限的，這就 構(gòu)成DNA分子的多樣性。3特異性：每個特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了DNA分子自身嚴格的特異性。本節(jié)課我們學習了DNA勺化學組成，DNA勺立體結(jié)構(gòu) 和DNA的特性。組成DNA的堿基共有AT、G C四種， 構(gòu)成DNA勺基本單位也有4種。每個DNA分子由二條多脫 氧核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條鏈上的 堿基按照堿基互補配對原則，即AT、G- C,通過氫鍵連接成堿基對。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。 多樣性產(chǎn)生的原因主要是堿基對的排列順序千變?nèi)f化，4種脫氧核苷酸排列的特定順序，包括特定的遺傳信息。 每個DNA分子能夠貯存大量的遺

8、傳信息。（三）課堂練習1課本10-11頁三、四題。2.根據(jù)堿基互補配對原則，在AG時，雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是（）ABCD答案：選B3.分析一個DNA分子時，其一條鏈上那么它的另一 條鏈和整個DNA分子中的比例分別是（）A0.4和0.6B2.5和0.4C0.6和1.0D2.5和1.0答案：D（四）板書設(shè)計第二課時（一）引言：通過上節(jié)課有關(guān)DNA吉構(gòu)的學習，理解DNA分子不僅能夠儲存大量的遺傳信息，還能傳遞遺傳信息，遺傳信 息的傳遞就是通過DNA分子的復(fù)制來完成的，怎樣復(fù)制 呢？（二）教學過程：2.DNA的復(fù)制（1）復(fù)制的概念 在細胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期，以母細胞DNA

9、分子為模板，合成子代DNA勺過程。DNA勺復(fù)制實 質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。（2）“準確”復(fù)制勺原理1DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；2堿基具有互補配對的能力，能夠使復(fù)制準確無誤。（3）DNA復(fù)制的過程學生閱書第10頁，看圖6-6，銀幕上也出現(xiàn)動態(tài)的DNA分子復(fù)制過程圖解，待學生看懂圖后，回答如下問 題：1什么叫解旋？解旋的目的是什么？2什么叫“子鏈”？復(fù)制一次能形成幾條子鏈？3簡述“子鏈”形成的過程。讓學生充分回答上述問題后，教師強調(diào)： 復(fù)制的過程大致可歸納為如下三點：1解旋提供準確模板：在ATP供能、解旋酶的作用 下，DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處 斷裂，兩條螺旋

10、的雙鏈解開，這個過程叫做解旋。解開 的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。2合成互補子鏈：以上述解開的每一段母鏈為模板， 以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互 補的一段子鏈。3子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶 的作用下，隨著解旋過程的進行，新合成的子鏈不斷地 延伸，同時每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各自形成一個新的DNA分子，這樣，1DNA分子-2個完全相同的DNA分子。(4)DNA復(fù)制的特點講述：1DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的，是一種半保留式復(fù) 制，即在子代雙鏈中，有一條是親代原有的鏈，另一條(子鏈)則是新合成的。

11、2DNA復(fù)制嚴格遵守堿基互補配對原則準確復(fù)制。 從而保證了子代和親代具有相同的遺傳性狀。問：DNAM制后兩個子代DNA分子和親代DNA分子是 否完全相同？為什么？通過設(shè)問，學生回答，進一步讓學生理解和鞏固DNA復(fù)制的全過程。(5)DNA復(fù)制的必需條件講述：DNA復(fù)制時必需條件是親代DNA勺兩條母鏈提供準確 模板、四種脫氧核苷酸為原料、能量(ATP)和一系列的酶，缺少其中任何一種，DNA復(fù)制都無法進行(6)DNA復(fù)制的生物學意義DNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從 而保證了物種的相對穩(wěn)定性，保持了遺傳信息的連續(xù)性， 使種族得以延續(xù)。(三)小結(jié)：1.通過學習DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制，必須掌握DNA的化學組成、立體結(jié)構(gòu)、堿基互補配對原則以及DNA的復(fù)制過程、復(fù)制的必需條件及DNA復(fù)制在生物學上的重要意 義。為學習生物的遺傳和生物的變異奠定基礎(chǔ)。2.目前DNA分子廣泛用于刑事案件偵破等方面(I)DNA分子 是親 子鑒定的主