遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)二 DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

1、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)二 DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制 教學(xué)目標(biāo) 1知識目標(biāo)（1）理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點。（2）理解DNA分子復(fù)制的過程和意義。2能力目標(biāo)（1）培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力：在自學(xué)中去領(lǐng)悟知識，去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。（2）培養(yǎng)觀察能力、分析理解能力：通過觀察DNA結(jié)構(gòu)模型及制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型來提高觀察能力、分析和理解能力。（3）培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力：通過探索求知、制作模型、討論交流激發(fā)獨立思考、主動獲取新知識的能力。3情感目標(biāo)通過DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制的學(xué)習(xí)，探索生物界豐富多彩的奧秘，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、愛科學(xué)的求知欲?！窘虒W(xué)重點、難點、疑點及解決辦法】1教學(xué)重點（1）DNA分子的結(jié)構(gòu)。（2

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(xué)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(xué)疑點DNA分子中只能是AT、CG配對嗎？能不能AC、GT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(xué)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分子結(jié)構(gòu)特點的理解和認識。（3）通過討論交流、通過提高學(xué)生的識圖能力、思維能力，通過配合適當(dāng)?shù)木毩?xí)，將知識化難為易。（4

3、）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、CG配對?！菊n時安排】  2課時?！窘虒W(xué)過程】第一課時（一）引言：我們經(jīng)過學(xué)習(xí)，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(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)。（二）教學(xué)過程1DNA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(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成。（1）DNA的化學(xué)組成學(xué)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(xué)生回答下列問題：組成DNA的基本單位是什

4、么？每個基本單位由哪三部分組成？組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？DNA的每一條鏈是如何組成的？學(xué)生回答后，教師點撥：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。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的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)出示DNA模型，學(xué)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：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

5、鏈是5535，另一條鏈是3555，不宜過深）。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)。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、GC（A一定與T配對，G一定與C配對）?？梢?，DNA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(xí)一道題以鞏固互補配對原則）。教師設(shè)問，學(xué)生思考后，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

6、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、GC，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(xué)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)知識，加深對DNA分子結(jié)構(gòu)特點的理解，此時應(yīng)讓學(xué)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

7、）DNA的特性師生共同活動，學(xué)生討論和教師點撥相結(jié)合。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。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限的，這就構(gòu)成DNA分子的多樣性。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(xué)習(xí)了DNA的化學(xué)組成，

8、DNA的立體結(jié)構(gòu)和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、T、G、C四種，構(gòu)成DNA的基本單位也有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、GC，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傳信息。（三）課堂練習(xí)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DN A分子中，下列四個式子中正確的是（  ）A     

9、 B C      D 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結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，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(xué)過程：2DNA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分子為模板，合成子代DNA的過程。DNA的復(fù)制實質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制

10、。（2）“準確”復(fù)制的原理DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；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(xué)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(xué)生看懂圖后，回答如下問題：什么叫解旋？解旋的目的是什么？什么叫“子鏈”？復(fù)制一次能形成幾條子鏈？簡述“子鏈”形成的過程。讓學(xué)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：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）。合成互補子鏈：以上述解開的每

11、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。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：DNA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。DNA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：DNA復(fù)制后兩個子代D

12、NA分子和親代DNA分子是否完全相同？為什么？通過設(shè)問，學(xué)生回答，進一步讓學(xué)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的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(xué)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(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制，必須掌握DNA的化學(xué)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(xué)上的重要意義。為學(xué)習(xí)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（l）DNA分子是親子鑒定的主要證據(jù)之一。（2）把案犯在現(xiàn)場留下的毛發(fā)、血等進行分析作為破案的證據(jù)，與DNA有關(guān)。（四）課堂練習(xí)：1某生物的雙鏈 DNA分子共有含氮堿基77對，其中一條鏈上（A+T）：（C