DNA的结构和复制[下学期]

DNA的结构和复制 教学案例（一）
一、素质教育目标　
(一)知识教学点
1．了解DNA的化学结构。
2．理解DNA的空间结构和DNA的双螺旋模式图。
3．理解DNA分子的碱基互补配对原则。
4．理解DNA分子结构的稳定性、多样性、特异性与丰富多采的生物界的关系。
5．理解DNA复制的全过程及其复制图解。
6．DNA复制的必需条件、复制时期和复制的生物学意义。
(二)能力训练点
1．培养自学能力：在自学中去领悟知识，去发现问题和解决问题。
2．培养观察能力、分析理解能力：通过计算机多媒体软件和DNA结构模型观察来提高观察能力、分析和理解能力。
3．通过讨论交流培养学生口头表达能力和逻辑思维能力。
4．培养创造性思维的能力：通过探索求知、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。
(三)德育渗透点
通过DNA的结构和复制的学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲望。从小树立敢于攀登，勇于拼搏的精神。
二、教学重点、难点、疑点及解决办法　
1．教学重点
(1)DNA的双螺旋结构。
(2)碱基互补配对原则及其重要性。
(3)DNA分子的多样性。
(4)DNA复制的过程及特点。
2．教学难点
(1)DNA的空间结构特点及其结构与功能的关系。
(2)DNA复制的过程及子代DNA的分配。
3．教学疑点
DNA分子中只能是A—T、C—G配对吗？为什么？
4．解决办法
(1)充分发挥多媒体的独特功能，把DNA的化学结构、空间结构和DNA的复制过程等重难点知识编制成多媒体课件。将这些很难理解掌握的重点、难点知识变静为动，变抽象为形象，转化为易于吸收的知识。
(2)培养提高学生的识图能力、思维能力，使其善于分析问题，解决问题，能够通过讨论交流将知识化难为易。
(3)DNA分子中只能是A—T、C—G吗？根据互补配对原则将这个疑点知识编制成形象逼真的课件展示，使学生一目了然。　
三、课时安排　
2课时。　
四、教学法　
多媒体教学组合模式，采用自学、讨论与讲述法。　
五、教具准备　
1．武大华软光盘和自制的DNA结构与复制课件。
2．DNA空间结构模型。　
六、学生活动设计　
1．自学DNA的结构和DNA复制的全部内容。
2．质疑讨论、分组讨论和全班讨论相结合。
3．采取提问查漏补缺，作业练习和归纳总结等方法，巩固所学的新知识。　
七、教学步骤　
第一课时
(一)明确目标
1．使学生了解DNA的化学结构中，组成它的化学元素、化合物以及基本单位是什么？
2．理解并掌握DNA的空间结构及其结构特点。
3．掌握碱基互补配对原则和各碱基在DNA分子中所占的比例关系。
4．理解DNA分子的稳定性、多样性和特异性与丰富多采的生物界的关系。
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
引言：已知DNA是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么，DNA为什么能起遗传作用呢？首先我们来学习DNA的结构。
1．DNA的结构
讲
述：介绍DNA双螺旋模型的提出，沃森和克里克于1953年提出了著名的DNA双螺旋模型，为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。为了掌握DNA结构的全部知识，我们必须先掌握DNA的化学组成。
(1)DNA的化学结构
学生活动：自学、讨论DNA化学结构的部分知识。
多媒体导入DNA的化学结构知识点，分组讨论以下问题。
①DNA是高分子化合物：组成它的基本元素是C、H、O、N、P等，每个DNA都是由成百上千个四种脱氧核苷酸连接而成的双链。
②组成DNA的基本单位──脱氧核苷酸。
每个脱氧核苷酸由三部分组成：一个脱氧核糖(C5糖)、一个含氮碱基和一个磷酸。
③构成DNA的脱氧核苷酸有四种。
DNA在水解酶的作用下，可以得到四种不同的核苷酸，即
腺嘌呤(A)脱氧核苷酸；鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸；胞嘧啶(C)脱氧核苷酸；胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸。
组成四种脱氧核苷酸的脱氧核糖和Pi都是一样的，所不相同的是四种含氮碱基：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)。
④DNA是多脱氧核苷酸链。
DNA是由四种不同的脱氧核苷酸为单位，聚合而成的多脱氧核苷酸链(见DNA模型)。
综上所述，DNA是一个高分子有机化合物，它的基本单位是脱氧核苷酸。脱氧核苷酸由三部分组成的含氮碱基、脱氧核糖、磷酸。DNA分子是由很多不同的脱氧核苷酸组成的多脱氧核苷酸链。
DNA分子不仅具有一定的化学结构，还具有其特殊的空间结构。
(2)DNA的空间结构
学生探索求新知：
①DNA具有规则的双螺旋结构。
DNA的双螺旋结构，脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧，形成两条主链，构成DNA的基本骨架。两条主链之间的横档是碱基对，排列在内侧。相对应的两个碱基通过氢键连结形成碱基对，把两条主链连接起来。碱基配对比较复杂，但是它具有一定规律：A与T配对，G与C配对。
②碱基互补配对原则(播放多媒体课件)：
学生活动：找出碱基互补配对原则的规律性。
DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链的碱基排列顺序也就确定了。
老师编成顺口溜，便于记忆：A配T、T配A、G配C、C配G，少了一个配不齐。
讲 述：思维训练题(一)碱基配对时为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？
这是因为嘌呤碱是双环化合物，占的空间大，嘧啶碱是单环的，占的空间小，而DNA分子的两条链距离是固定的，因此，只能是嘌呤碱与嘧啶碱配对。
思维训练题(二)为什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
这是由于A与T通过两个氢键连结，G与C通过三个氢键链结，这样使DNA的结构更加稳定。所以，A与T或G与C的摩尔数比例均为1∶1。
学生思维训练：某生物细胞DNA分子的碱中，腺嘌呤的分子数占22％，那么，胞嘧啶的分子数占 [ ]
A．11％ B．22％ C．28％ D．44％
答案：C。
(3)DNA的特性
师生双边话：讨论与点拨相结合。
①稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与Pi交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳定性。
②多样性：DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。如一个DNA分子中有100个四种不同的碱基，它的排列方式有4100=1.61×1060种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性。
③特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。从DNA分子的多样性和特异性说明了世界上的各种生物之间、同种生物不同个体之间表现出千差万别的原因。因此，DNA可以起到鉴定生物个体的作用。
(三)总结、扩展
1．各小组将本节课内容进行归纳小结，再次解决疑难知识点，然后由各组推荐中心发言人交流总结，相互启迪，加深对新知识的理解和记忆。
2．根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是 [ ]
答案：C。
3．随着生物学的飞速发展，DNA的开发研究成为世界热点
(1)DNA的克隆用于生物学研究。
(2)DNA的指纹术研究用于人种鉴定。
(3)DNA疫苗的开发研究等等。
4．总结
DNA是主要的遗传物质，它既有特异性又有多样性，四种脱氧核苷酸排列的特定顺序，包括特定的遗传信息。这样就能从分子水平说明生物多样性和个体之间差异的原因。
(四)板书设计
　
七、教学步骤　
第二课时
　
(一)明确目标
1．使学生了解DNA复制的概念、时间和必需条件。
2．使学生理解DNA准确无误复制的原因。
3．使学生理解掌握DNA复制的过程及复制特点和子代DNA的分配。
4．使学生理解DNA复制的生物学意义。
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
引 言：生物之所以能够保持亲代与子代的相似，是由于DNA分子复制出一份，传递给了子代，那么，DNA是怎样进行复制的呢？
2．DNA的复制
讲 述：
(1)DNA复制概念是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。
(2)DNA复制的时间和必需条件
①DNA复制的时间是在具有分裂的体细胞中，DNA复制发生在无丝分裂之前或有丝分裂间期；在配子形成时则主要发生在减数第一次分裂之前的间期。
②DNA复制时必需条件是：亲代DNA的两条母链提供准确模板，四种脱氧核苷酸为原料，能量(ATP)和一系列的酶，缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。
(3)DNA复制过程
师生双边活动。
播放DNA复制过程的多媒体课件，将这部分重难点知识，变静为动，变抽象为形象，转化为易吸收的知识。观察完毕后，师生共同讨论。DNA的复制过程．可归纳出以下三点：
①解旋提供准确模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，于是部分双螺旋链解旋为二条平行双链，此过程叫解旋。解开的两条单链叫母链(模板链)。
②合成互补子链：从上述解开的两条多脱氧核苷酸链为模板，在酶的作用下，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成两条与母链互补的子链。
③子母链结合形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，复制是半保留复制，解旋完即复制完，形成新的DNA分子，这样一个DNA分子就形成两个完全相同的DNA分子。
(4)DNA准确复制的原因
讲 述：
DNA之所以能够自我复制，一是因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；二是因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。
(5)子代DNA是如何分配的
学生归纳：
在第一章细胞的有丝分裂中已学过，在有丝分裂中随染色体平均分配，分别进入两个子细胞。在第三章减数分裂已学过，减数分裂中随减数第二次分裂染色体的平均分配，分别进入配子中。
(6)DNA复制的特点
讲 述：
①DNA分子是边解旋边复制，是一种半保留式的复制，即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条则是新合成的。
②DNA复制严格遵守碱基互补配对原则，准确复制。从而保证了子代和亲代具有相同的遗传性状。
DNA复制后两个子代DNA分子与亲代DNA分子完全相同，运用多媒体课件展示DNA复制图解，引导学生进一步分析理解DNA复制全过程。
(7)DNA复制的生物学意义
DNA能够自我复制，这在遗传学上具有重要的意义。DNA通过复制在生物的传种接代中传递遗传信息，从而保证物种的相对稳定性，使种族得以延续。即亲代将自己的DNA分子复制出一份，传给子代。这样就使物种代代延续，不致灭绝。
(三)总结、扩展
1．通过学习DNA的结构和复制，必须掌握DNA的化学组成、空间结构、碱基互补配对原则以及DNA分析的复制过程及其在生物学上的重要意义。为学习生物的遗传和生物的变异奠定基础。
2．目前DNA分子广泛用于刑事案件侦破等方面。
(1)DNA分子是亲子鉴定的主要证据之一。
(2)把案犯在现场留下的毛发、血等进行分析作为破案的证据，与DNA有关。
(四)布置作业
1．在生物实验室内模拟生物体DNA复制所必需的条件是 [ ]
①酶类 ②游离四种脱氧核苷酸 ③ATP ④DNA分子 ⑤mRNA ⑥tRNA ⑦适宜的温度 ⑧适宜的PH值
A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦ C．①②③⑤⑦⑧ D．①②③④⑦⑧
答案：D。
2．某生物的双链DNA分子共含有氨碱基700对，其中一条链上(A+T)：(C+G)=2.5，问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是
[ ]
A．300个 B．400个 C．600个 D．1200个
答案：C。
(五)板书设计