《DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計

1、PAGE11第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制一、教學(xué)目標(biāo)1知識目標(biāo)：（1）概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。（2）通過介紹DNA雙螺旋模型的建立過程，使學(xué)生了解現(xiàn)代遺傳學(xué)的研究方法，強(qiáng)化對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和方法的教育。（3）使學(xué)生理解DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和DNA分子的復(fù)制過程，掌握運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對原則分析問題的方法。（4）利用DNA的性質(zhì)進(jìn)行實驗分析和實驗設(shè)計。2能力目標(biāo)：（1）在嘗試模擬制作基礎(chǔ)上，結(jié)合資料分析DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)性，反思建模過程，體會建模的思想，提高建模能力。（2）通過DNA復(fù)制的學(xué)習(xí)，體會DNA半保留復(fù)制的方法。（3）通過建構(gòu)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。3

2、情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)：（1）交流課題研究中搜集的分子結(jié)構(gòu)模型建立過程的相關(guān)資料，體驗建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的艱辛與曲折，體驗科學(xué)家的奉獻(xiàn)精神，形成勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度與為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。（2）認(rèn)同人類對科學(xué)的認(rèn)識是一個不斷深化不斷完善的過程。二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：（1）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)的分析。（2）DNA分子復(fù)制的條件、過程和特點(diǎn)。難點(diǎn)：（1）制作DNA結(jié)構(gòu)模型掌握DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（2）DNA分子復(fù)制的過程。三、教學(xué)方法1可以根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，充分挖掘教材內(nèi)容，把基礎(chǔ)知識與經(jīng)典實驗有機(jī)結(jié)合在一起，建立一個自然流暢、邏輯清晰的教學(xué)過程。2通過設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在思索

3、中學(xué)習(xí)新知識。3以講述法、談話法為線索，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)教材，歸納知識，形成知識體系。四、課前準(zhǔn)備1學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：（1）分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的資料，制作一個DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。（2）概述DNA復(fù)制的時間、過程、條件、分子基礎(chǔ)和特點(diǎn)，揭示DNA復(fù)制的實質(zhì)。2教師的教學(xué)準(zhǔn)備：（1）DNA分子結(jié)構(gòu)的教學(xué)，應(yīng)充分運(yùn)用相關(guān)的掛圖和模型，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本要點(diǎn)，以及DNA分子構(gòu)型的穩(wěn)定性、特異性和多樣性。（2）分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的資料，制作一個DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型，目的在于促使學(xué)生通過自主性學(xué)習(xí)和研究活動拓展和引申有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)方面的知識。（3）通過積極思維活動使學(xué)生對

4、DNA的半保留復(fù)制有一定的認(rèn)識，教師可以設(shè)疑，并結(jié)合DNA的復(fù)制過程圖解進(jìn)行強(qiáng)化理解。一個圖群是“DNA分子復(fù)制的示意圖”，教師可利用圖群上部分內(nèi)容概述DNA復(fù)制的場所、復(fù)制過程及半保留復(fù)制特點(diǎn)，利用圖群下部分內(nèi)容解釋復(fù)制過程所需要的條件。（4）直觀教具DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，證明DNA分子半保留復(fù)制的實驗的課件，按照“DNA分子復(fù)制的示意圖”所做的課件。五、課時安排：1課時。六、教學(xué)過程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。教師：坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑，以簡潔而獨(dú)特的雙螺旋造型吸引著過往的行人，很少有誰

5、注意到它的旋轉(zhuǎn)是順時針方向還是逆時針方向。但同樣是一座以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計的雕塑，卻因旋轉(zhuǎn)方向的問題，曾引發(fā)一起北京世紀(jì)盛典文化藝術(shù)交流有限公司起訴北京大學(xué)的雕塑合同糾紛案件。案件是由于DNA空間結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向問題引起的，那DNA到底有什么樣的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)呢自從認(rèn)識到DNA是遺傳物質(zhì)以后，人們就開始了對它的深入研究，到20世紀(jì)中期，人們已經(jīng)了解了DNA的化學(xué)組成。教師：請同學(xué)們回顧必修1，組成DNA分子的基本組成單位是什么學(xué)生：脫氧核糖核苷酸。教師：DNA是人體的遺傳物質(zhì)，同一個人的不同細(xì)胞中DNA都是相同的，不同人的DNA則是不同的，這些都與DNA的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。這節(jié)課就讓我們

6、共同來學(xué)習(xí)第2節(jié)DNA的分子結(jié)構(gòu)。（課件展示）（三）合作探究、精講點(diǎn)撥。探究一回眸歷史探究DNA的結(jié)構(gòu)閱讀課本P59-P61邊做邊學(xué)相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合圖46和圖47，思考并小組討論下列問題：問1隨著商品防偽難度的增大和DNA有關(guān)知識的普及，近幾年來，許多商家嘗試著用DNA作防偽標(biāo)記。其原理是什么【講述】DNA分子的特異性，即每個DNA分子都有其特定的堿基對排列順序。問2孩子既像父親，又像母親，知道是什么原因嗎【講述】父母的原始生殖細(xì)胞在進(jìn)行減數(shù)分裂之前細(xì)胞內(nèi)的DNA都要經(jīng)過復(fù)制，然后經(jīng)過減數(shù)分裂形成精子和卵細(xì)胞，精子和卵細(xì)胞通過受精作用形成受精卵，受精卵通過有絲分裂產(chǎn)生子代。所以子代細(xì)胞中含有父

7、母的DNA，所以表現(xiàn)的性狀和父母相似。問3請同學(xué)們在桌子上的實驗材料中找出脫氧核糖核苷酸模型，看看你能找到幾種類型，它們之間有什么區(qū)別【講述】4種類型，只在堿基上有區(qū)別，有A、G、C、T四種。問4哪位同學(xué)能說一下四種脫氧核糖核苷酸的名稱請學(xué)生拿起模型回答?！局v述】脫氧核糖核苷酸共有4種堿基，模型中較長一些的代表的是腺嘌呤和鳥嘌呤兩種堿基，這是因為它們具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)，較短一些的是胞嘧啶和胸腺嘧啶兩種堿基，二者是單環(huán)結(jié)構(gòu)。這4種類型的脫氧核糖核苷酸僅在堿基上有所差別，所以我們可以根據(jù)堿基為其命名。問5如果把脫氧核糖核苷酸和RNA的基本組成單位核糖核苷酸相比，二者有什么區(qū)別呢【講述】五碳糖不同（脫氧核

8、糖和核糖）；堿基的差別：尿嘧啶與胸腺嘧啶的區(qū)別。問6回首沃森和克里克的成功給我們留下了哪些啟示呢【講述】創(chuàng)新思維是成功者必備的素質(zhì)，要敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)；要善于吸收別人的成果,博采眾家之長；要有合作探究的意識；要選擇科學(xué)的研究方法。問7請同學(xué)們根據(jù)學(xué)案上的資料，分析模型和剛才的操作過程，分析總結(jié)一下DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?！局v述】首先是DNA分子含有兩條脫氧核糖核苷酸鏈，兩條鏈按照反向平行方向并向右盤繞成雙螺旋。（螺旋直徑為，螺距為，每個螺距有10個堿基對，兩個相鄰堿基對平面的垂直距離為）結(jié)構(gòu)的外側(cè)是由脫氧核糖和磷酸通過磷酸二酯鍵交互連接而成的長鏈，構(gòu)成DNA分子的骨架；堿基位于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，遵循

9、堿基互補(bǔ)配對原則形成堿基對，即A與T配對，G與C配對，A與T間二個氫鍵相連，G與C間三個氫鍵相連。問8DNA分子的特異性體現(xiàn)在哪些方面上【講述】DNA分子的特異性就體現(xiàn)在特定的堿基（對）排列順序中。DNA分子的特異性體現(xiàn)在三個方面：多樣性：DNA分子堿基對的排列順序千變?nèi)f化。特異性：特定的DNA分子具有特定的堿基排列順序。遺傳信息：DNA分子中的堿基對排列順序就代表了遺傳信息。探究二DNA的復(fù)制閱讀課本P63P64的相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合圖圖48和圖49，思考并小組討論下列問題：問9DNA分子復(fù)制發(fā)生在什么時間【講述】發(fā)生在無絲分裂之前或有絲分裂間期；在配子形成時則主要發(fā)生在減數(shù)第一次分裂之前的間期

10、。問10“新”DNA的形成過程怎么進(jìn)行【講述】有以下三點(diǎn):a解旋提供準(zhǔn)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，于是部分雙螺旋解旋為兩條平行雙鏈，此過程叫解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。b合成互補(bǔ)子鏈:以上述解開的兩條多脫氧核苷酸鏈為模板，在酶的作用下，以周圍環(huán)境中游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成兩條與母鏈互補(bǔ)的子鏈。分子:在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈互相盤繞成螺旋結(jié)構(gòu)，解旋完即復(fù)制完，形成新的DNA分于，這樣一個DNA分子就形成兩個完全相同的DNA分子。即

11、邊解螺旋邊復(fù)制。問11DNA分子復(fù)制過程需要哪些條件【講述】DNA分子復(fù)制的條件有精確的模板、原料、能量和酶等基本條件。復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，即新DNA分子中都保留了原來DNA分子的條鏈。問12什么叫解旋解旋的目的是什么【講述】在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條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。解旋的目的就是為復(fù)制提供準(zhǔn)確模板。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。問13什么叫“子鏈”復(fù)制一次能形成幾條子鏈【講述】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(bǔ)配對原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條鏈

12、稱為子鏈。一條母鏈復(fù)制一次能形成一條子鏈。問14DNA的復(fù)制是否就像洗照片似的，有一張底片就可以洗出許多照片來【講述】不是，與洗照片不同。因為DNA分子的復(fù)制結(jié)果并沒有形成一個完整的、新的DNA分子，而是形成了一半新、一半舊的兩個DNA分子。問15復(fù)制的DNA如何保證準(zhǔn)確呢【講述】DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板堿基具有互補(bǔ)配對的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。問16研究DNA復(fù)制常用的方法是什么【講述】研究DNA復(fù)制的常用方法同位素標(biāo)記法和離心法，常標(biāo)記3H、15N、32P，通過離心在試管中形成不同位置。問17DNA復(fù)制能否在體外進(jìn)行需要什么樣的條件【講述】能進(jìn)行。體外也可進(jìn)行，即PCR擴(kuò)增技術(shù)，除滿足一般條件外，還應(yīng)注意溫度、pH的控制及引物的加入。影響細(xì)胞呼吸（ATP供給）的所有因素都可能影響DNA復(fù)制。七、板書設(shè)計第二節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制一、回眸歷史“解開DNA結(jié)構(gòu)之迷”二、DNA的結(jié)構(gòu)分子的基本單位脫氧核糖核苷酸2脫氧核苷酸間通過脫水縮合連在一起形成多核苷酸鏈分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型三、DNA分子的復(fù)制1概念：2發(fā)生時間：3復(fù)制的條件：4