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(jì)方案【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法】1教學(xué)重點(diǎn)(1)DNA分子的結(jié)構(gòu)。(2)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及其重要性。(3)DNA分子的多樣性。(4)DNA復(fù)制的過(guò)程及特點(diǎn)。2教學(xué)難點(diǎn)(1)DNA分子的立體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(2)DNA分子的復(fù)制過(guò)程。3教學(xué)疑點(diǎn)DNA分子中只能是AT、CG配對(duì)嗎？能不能AC G T配對(duì)？為什么？4解決辦法(1)充分發(fā)揮多媒體計(jì)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(guò)程等重、難點(diǎn)知識(shí) 編制成多媒體課件。將這些較難理解的重、難點(diǎn)知識(shí)變 靜為動(dòng)、變抽象為形象，轉(zhuǎn)化為易于吸收的知識(shí)。(2)通過(guò)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對(duì)DNA分 子

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)。3)通過(guò)討論交流、通過(guò)提高學(xué)生的識(shí)圖能力、思 維能力，通過(guò)配合適當(dāng)?shù)木毩?xí)，將知識(shí)化難為易。（4）通過(guò)單環(huán)化合物、雙環(huán)化合物所占空間及堿基 對(duì)之間氫鍵數(shù)的穩(wěn)定性，來(lái)說(shuō)明只能是AT、C G配對(duì)。【課時(shí)安排】2課時(shí)?！窘虒W(xué)過(guò)程】第一課時(shí)（一）引言：我們經(jīng)過(guò)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(lái)。那么，DNA為什么能起遺傳作用呢？我們來(lái)學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)。（二）教學(xué)過(guò)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(lái)學(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成。（1）DNA的化學(xué)組

3、成學(xué)生閱讀教材第78頁(yè)，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(wèn)題：1組成DNA的基本單位是什么？每個(gè)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?zhǔn)侨绾谓M成的？ 學(xué)生回答后，教師點(diǎn)撥：1組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一個(gè)脫 氧苷糖、一個(gè)磷酸和一個(gè)含氮堿基組成。2組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A）,鳥(niǎo)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(niǎo)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(xué)生閱書(shū)第8頁(yè)，指著模型進(jìn)解說(shuō)過(guò) 歸納，結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：1兩條長(zhǎng)鏈按反向平行方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) （簡(jiǎn)要 解釋“反向”，一條鏈?zhǔn)?535，另一條鏈?zhǔn)?555， 不宜過(guò)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(bǔ)配對(duì)原則：兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵（教師對(duì)“氫鍵”要進(jìn)行必要的解釋）連接成堿基對(duì)，且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：AT、G- C（A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)）?？梢?jiàn)，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(duì)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(bǔ)配對(duì)原則）。教師設(shè)問(wèn)，學(xué)生思考后，

5、由教師回答：設(shè)問(wèn)一：堿基配對(duì)時(shí)，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或 嘧啶堿不與嘧啶堿配對(duì)呢？這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物 （畫(huà)出雙環(huán)） ，占有空 間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物 （畫(huà)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(duì)才合適。設(shè)問(wèn)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(guò)兩個(gè)氫鍵相連，G與C通過(guò)三個(gè) 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)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18，那么鳥(niǎo)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(shí)，加深對(duì)DNA分子 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解，此時(shí)應(yīng)讓學(xué)生做 實(shí)驗(yàn)十二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 ，實(shí)驗(yàn)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(shí)間）。（3）DNA的特性師生共同活動(dòng)，學(xué)生討論和教師點(diǎn)撥相結(jié)合。1穩(wěn)定性：DNA分子兩條長(zhǎng)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(duì)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(duì)的方式雖然不 變，而長(zhǎng)鏈中的堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的。如一個(gè)最短的DNA分子大約有4000個(gè)堿基對(duì)，這些堿基對(duì)可 能的排列方式就有種。實(shí)際上構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目是成千上萬(wàn)的，其排列種類幾乎是無(wú)

7、限的，這就 構(gòu)成DNA分子的多樣性。3特異性：每個(gè)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勺化學(xué)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(gè)DNA分子由二條多脫 氧核苷酸長(zhǎng)鏈反向平行盤(pán)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(duì)原則，即AT、G- C,通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)。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(duì)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(gè)DNA分子能夠貯存大量的遺

8、傳信息。（三）課堂練習(xí)1課本10-11頁(yè)三、四題。2.根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在AG時(shí)，雙鏈DNA分子中，下列四個(gè)式子中正確的是（）ABCD答案：選B3.分析一個(gè)DNA分子時(shí)，其一條鏈上那么它的另一 條鏈和整個(gè)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(shū)設(shè)計(jì)第二課時(shí)（一）引言：通過(guò)上節(jié)課有關(guān)DNA吉構(gòu)的學(xué)習(xí)，理解DNA分子不僅能夠儲(chǔ)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(guò)DNA分子的復(fù)制來(lái)完成的，怎樣復(fù)制 呢？（二）教學(xué)過(guò)程：2.DNA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

9、分子為模板，合成子代DNA勺過(guò)程。DNA勺復(fù)制實(shí) 質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。（2）“準(zhǔn)確”復(fù)制勺原理1DNA具有獨(dú)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(bǔ)配對(duì)的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。（3）DNA復(fù)制的過(guò)程學(xué)生閱書(shū)第10頁(yè)，看圖6-6，銀幕上也出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的DNA分子復(fù)制過(guò)程圖解，待學(xué)生看懂圖后，回答如下問(wèn) 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(jiǎn)述“子鏈”形成的過(guò)程。讓學(xué)生充分回答上述問(wèn)題后，教師強(qiáng)調(diào)： 復(fù)制的過(guò)程大致可歸納為如下三點(diǎn)：1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(duì)的堿基從氫鍵處 斷裂，兩條螺旋

10、的雙鏈解開(kāi)，這個(gè)過(guò)程叫做解旋。解開(kāi) 的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。2合成互補(bǔ)子鏈：以上述解開(kāi)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(duì)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。3子、母鏈結(jié)合盤(pán)繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶 的作用下，隨著解旋過(guò)程的進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地 延伸，同時(shí)每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各自形成一個(gè)新的DNA分子，這樣，1DNA分子-2個(gè)完全相同的DNA分子。(4)DNA復(fù)制的特點(diǎn)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(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對(duì)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(wèn)：DNAM制后兩個(gè)子代DNA分子和親代DNA分子是 否完全相同？為什么？通過(guò)設(shè)問(wèn)，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(guò)程。(5)DNA復(fù)制的必需條件講述：DNA復(fù)制時(shí)必需條件是親代DNA勺兩條母鏈提供準(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(wú)法進(jìn)行(6)DNA復(fù)制的生物學(xué)意義DNA通過(guò)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(duì)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(guò)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(duì)原則以及DNA的復(fù)制過(guò)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(I)DNA分子 是親 子鑒定的主