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(xué)設(shè)計方案【教學(xué)重點、難點、疑點及解決辦法】教學(xué)重點（1）DNA分子的結(jié)構(gòu)。（2）堿基互補(bǔ)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 A c、G T 配對？為什么？4解決辦法（1）充分發(fā)揮多媒體計算機(jī)的獨(dú)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。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

2、DNA分子 結(jié)構(gòu)特點的理解和認(rèn)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）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

3、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?zhǔn)侨绾谓M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

4、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(jìn)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”，一條鏈?zhǔn)?55 35，另一條鏈?zhǔn)?35 55，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(bǔ)配對原則： 兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對“氫鍵”要進(jìn)行必要 的解釋）連接成堿基對，且堿基配對有一定的規(guī)律：A T、G c（ A一定與 T配對， G一定與 c 配對）?？梢姡?DNA 一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基 互補(bǔ)配對原則，另一條鏈上

5、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(bǔ)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 A T、 G c，不能是 Ac，G T 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(xì)

6、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（）A9B 18c32% D 36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(zhǔn)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(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(bǔ)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

7、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(yán)格的特異性。本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了 DNA的化學(xué)組成， 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(bǔ)配對原則，即 A T

8、、 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(bǔ)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（ ）A 0.4 和 0.6B 2.5 和 0.4c 0.6 和 1.0D 2.5 和 1.0答案： D（四）板書設(shè)計第二課時（一）引言： 通過上

9、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(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期，以母細(xì)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。（2）“準(zhǔn)確”復(fù)制的原理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。（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

10、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(qiáng)調(diào)： 復(fù)制的過程大致可歸納為如下三點： 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，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(bǔ)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(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(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延伸，

11、 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(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對原則準(zhǔn)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 DNA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(jìn)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(zhǔn)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(jìn)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(bǔ)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