DNA分子的结构和复制

师哈哈达人

教学设计方案
【教学重点、难点、疑点及解决办法】
1．教学重点
　　（1）dna分子的结构。
　　（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分子的立体结构特点。
　　（2）dna分子的复制过程。
3．教学疑点
　　dna分子中只能是a—t、c－g配对吗？能不能a—c、g—t配对？为什么？
4．解决办法
　　（1）充分发挥多媒体计算机的独特功能，把dna的化学组成、立体结构和dna的复制过程等重、难点知识编制成多媒体课件。将这些较难理解的重、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）通过制作dna双螺旋结构模型，加深对dna分子结构特点的理解和认识。
　　（3）通过讨论交流、通过提高学生的识图能力、思维能力，通过配合适当的练习，将知识化难为易。
　　（4）通过单环化合物、双环化合物所占空间及碱基对之间氢键数的稳定性，来说明只能是a—t、c—g配对。
【课时安排】  2课时。
【教学过程】
第一课时
（一）引言：
　　我们经过学习，已经知道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？我们来学习dna的结构。
（二）教学过程
　　1．dna的结构
　　1953年，沃森和克里克提出了著名的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。为了理解dna的结构，先来学习dna的化学组成。
　　（1）dna的化学组成
　　学生阅读教材第7－8页，看懂图6－4及银幕上出现的结构平面图，基本单位图。学生回答下列问题：
　　①组成dna的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？
　　②组成dna的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？dna的每一条链是如何组成的？
　　学生回答后，教师点拨：
　　①组成dna的基本单位是脱氧核苷酸，它由一个脱氧苷糖、一个磷酸和一个含氮碱基组成。
　　②组成dna的碱基有四种：腺嘌呤（a），鸟嘌呤（g），胞嘧啶（c）、胸腺嘧啶（t）；有四种脱氧核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸。dna的每一条链由四种不同的脱氧核苷酸聚合而成多脱氧核苷酸链。
　　（2）dna分子的立体结构
　　出示dna模型，学生阅书第8页，指着模型进解说过归纳，结构的主要特点是：
　　①两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（简要解释“反向”，一条链是55－35，另一条链是35－55，不宜过深）。
　　②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在dna分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
　　③碱基互补配对原则：
　　两条链上的碱基通过氢键（教师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：a—t、g—c（a一定与t配对，g一定与c配对）。
　　可见，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，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则）。
　　教师设问，学生思考后，由教师回答：
　　设问一：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？
　　这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而dna分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。共3页，当前第1页123

DNA分子的结构和复制
　　设问二：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通过两个氢键相连，g与c通过三个氢键相连，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。
　　学生训练：某生物细胞dna分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18％，那么鸟嘌呤的分子数占（  ）
　　a．9％　　b．18％　　c．32%　　d．36％
答案：c
　　（为巩固dna立体结构的有关知识，加深对dna分子结构特点的理解，此时应让学生做《实验十二、制作dna双螺旋结构模型》，实验的材料及一些基本步骤可在上课前准备好，教师示范，控制好上课的时间）。
　　（3）dna的特性
　　师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。
　　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dan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。如一个最短的dna分子大约有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有  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。
　　本节课我们学习了dna的化学组成，dna的立体结构和dna的特性。组成dna的碱基共有a、t、g、c四种，构成dna的基本单位也有4种。每个dna分子由二条多脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构，两条链上的碱基按照碱基互补配对原则，即a—t、g—c，通过氢键连接成碱基对。dna分子具有稳定性、多样性和特异性。多样性产生的原因主要是碱基对的排列顺序千变万化，4种脱氧核苷酸排列的特定顺序，包括特定的遗传信息。每个dna分子能够贮存大量的遗传信息。
（三）课堂练习
　　1．课本10- 11页三、四题。
　　2．根据碱基互补配对原则，在a≠g时，双链dn a分子中，下列四个式子中正确的是（  ）
　　a．       b．  
　　c．       d．  
　　答案：选b
　　3．分析一个dna分子时，其一条链上  那么它的另一条链和整个dna分子中的比例分别是（  ）
　　a．0.4和0.6　　b．2.5和0.4
　　c．0.6和1.0　　d．2.5和1.0
　　答案：d
（四）板书设计
　　  
第二课时
　　（一）引言：
　　通过上节课有关dna结构的学习，理解dna分子不仅能够储存大量的遗传信息，还能传递遗传信息，遗传信息的传递就是通过dna分子的复制来完成的，怎样复制呢？
　　（二）教学过程：
　　2．dna的复制
　　（1）复制的概念
　　在细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期，以母细胞dna分子为模板，合成子代dna的过程。dna的复制实质上是遗传信息的复制。
　　（2）“准确”复制的原理
　　①dna具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
　　②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
　　（3）dna复制的过程
　　学生阅书第10页，看图6-6，银幕上也出现动态的dna分子复制过程图解，待学生看懂图后，回答如下问题：共3页，当前第2页123

DNA分子的结构和复制
　　①什么叫解旋？解旋的目的是什么？
　　②什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？
　　③简述“子链”形成的过程。
　　让学生充分回答上述问题后，教师强调：
　　复制的过程大致可归纳为如下三点：
　　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，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。
　　②合成互补子链：以上述解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。
　　③子、母链结合盘绕形成新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盘绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的dna分子，这样，1dna分子→2个完全相同的dna分子。
　　（4）dna复制的特点
讲述：
　　①dna分子是边解旋边复制的，是一种半保留式复制，即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条（子链）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。
　　问：dna复制后两个子代dna分子和亲代dna分子是否完全相同？为什么？
　　通过设问，学生回答，进一步让学生理解和巩固dna复制的全过程。
　　（5）dna复制的必需条件
讲述：
　　dna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。
　　（6）dna复制的生物学意义
　　dna通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使种族得以延续。
（三）小结：
　　1．通过学习dna的结构和复制，必须掌握dna的化学组成、立体结构、碱基互补配对原则以及dna的复制过程、复制的必需条件及dna复制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
　　（l）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）课堂练习：
　　1．某生物的双链 dna分子共有含氮碱基77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．1200个       b．400个     c．600个        d．1500个
　　2．课本第10页复习题一、二。
（五）板书设计
　　  
共3页，当前第3页123

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