第六章遗传和变异第一节遗传的物质基础二、DNA分子的结构和复制(第一课时)

名校名 推荐第六章遗传和变异第一节遗传的物质基础二、 DNA 分子的结构和复制（第一课时）教学目的1.理解 DNA 分子的结构特点。2.理解 DNA 分子复制的过程和意义。3.通过学习 DNA 分子的结构，培养学生的空间想象能力。4.通过制作 DNA 双螺旋结构模型，培养学生的创新能力和动手操作能力。5通过 “设同 议论 补充 结论 ”的教学模式，充分发挥学生的主体作用。教学重点DNA 分子的结构和复制。教学难点DNA 分子的结构特点和DNA 分子的复制过程。教学用具1.DNA 双螺旋结构模型。2.DNA 分子复制过程图解。3.自制的幻灯胶片。教学方法探究与讲述相结合。教材分析本节内容用两课时。第一课时讲 DNA 分子的结构，第二课时讲 DNA 分子的复制。利用两课时之间的课余时间让学生自制 DNA 双螺旋结构模型。为了能使学生制作成功，在第一课时多用些时间，适当补充些有关 DNA 的生化知识，让学生很好地掌握DNA“ 双链、螺旋，平行，反向，配对”的空间结构，为第二节 DNA 分子的复制的学习打下基础。第一 课 时引 言： 我们 已经学 习了 DNA 是 主要 的遗传 物质 及 DNA 作为 遗传物 质的 证据 。 同 学们已 经知道 ： DNA 在生 物传 种接 代 、 生命延 续中 的重 要作用 。 不 知有 没有 想过 。提 问： 为什 么 DNA 在生 命活 动中 的作 用如此 重要 ？（ 生甲 ：与 DNA 结 构严 谨有 关； 生乙 ：与 DNA 可 以复 制 有 关 。 ）教 师小 结：同 学们 回答 得很 好！DNA 能 在遗 传中起 重要 作用 与它 的结构 和功 能特 点有密 切的关 系 。那 么，DNA 结 构如 何？ 怎 样进 行复 制呢？ 在 学 习之 前，我 们还 是来 回忆 一下 “ 生 命 的物质 基 础 ” 中的 有关知 识。提 问： 核酸 有几种 ？回 答： 核酸 有两种 ：核 糖核 酸 RNA 和 脱氧核 糖核 酸 DNA。提 问： 核酸 是由哪 些元 素组 成的 ？回 答： 核酸 是由 C、 H、 0 、 N、 P 五种 元素 组成 的 。提 问： 构成 核酸的 基本 单位 是什 么？回 答： 是核 苷酸。讲 述： 核苷 酸有两 大类 ：一 类是 构成RNA 的 基本 单位 ：核 糖核苷 酸 ； 另一 类是构 成DNA的基 本 单位 ：脱 氧核糖 核苷 酸。提 问： 在粗 提取 DNA 的 实验 中， DNA 哪一 个重 要特 性是在 实验 中应 引起 注意 的 ？（ 回答 ：极 易吸附 于玻 璃上 因而 不能用 玻璃 试管 。 ）提 问： RNA 与 DNA 有 何 区 别？（ 学生 讨论 ：略 ）教 师小 结： 出示幻 灯片 ，附 表于 后。1名校名 推荐讲 述： 1953 年 英国 科学 家克 里克 和美 国科学 家沃 森 共同 提出 了 DNA 的 双螺 旋结 构 。1. 构成 DNA 分子的 基本 单位 脱氧 核糖核 苷酸 。讲 述： 戊糖 的第二 号碳 原子 脱去 了一个 氧原 子， 故为脱 氧核 糖； 含 N 碱基 与脱 氧核 糖 的第一 号碳 原子 间脱 去一 个 水分 子连 在一 起 构成 一分 子核 苷 ；磷 酸分 子与 脱 氧核 糖的 第五 号 碳原子 间 脱去 一个 水分子 连在 一起 构成 一分子 脱氧 核糖 核苷酸 ；构 成脱 氧核苷 酸的 含 N 碱 基 共有 4 种 ：嘌 呤： 腺嘌 呤 A、 鸟 嘌呤 G； 嘧啶： 胞嘧 啶 C、 胸 腺嘧 啶 T。由 此：四 种含 N 碱 基分 别构成 了四 种脱 氧核苷 酸：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 。2 脱氧核 苷酸 间通 过脱 水缩 合 连在 一起 成为多 核苷 酸链 。讲 述： 上一 分子脱 氧核 苷酸 的第 3 号 碳原子 脱去 （ OH） ，下 一分子 脱氧 核苷 酸的磷 酸分子 脱 去（ H），这 样 脱去 一分子 水使 两个 脱氧核 苷 酸 连在 一起 。多 个脱 氧核苷 酸通 过脱 水缩合 便 形成 了脱 氧核苷 酸链 （多 核苷 酸链） ：外 侧链 “ 磷 酸 脱氧 核糖 ” 交替 排列 ，含 N 碱基连 在 链的 脱氧 核糖上 。3.DNA 分子 是由 两条 平行 且反 向 的多 核苷 酸链构 成 。讲 述：在 双 核苷 酸链 的外 侧骨架 一条 为 ：磷 脱 磷 脱 ；另 一 条为 ：脱 磷 脱 磷 ；两条 链上 的脱 氧核 苷酸 数 目相 等， 长度 一 样， 排列 反向 ； 内部 的碱 基间 严 格遵 循碱 基互 补 配对原 则 ：一 条链 上有 碱基 A，另 一条链 必有 碱基 T 与 其配 对，一 条 链上 有碱基 C，另 一条 链 上必有 碱 基 G 与其 配对 ；碱 基间 通过氢 键连 在 一 起： A 与 T 有两个 氢 键 ， G 与 C 有 三个 氢键 。由此， 在 双链 DNA 分子 中：嘧 啶碱 基 的 总数 与嘌呤 碱基 的总数 相等 。 A G C T。 这 可作 为 判断单 、 双链 DNA 的唯一 依据 。 但 不同 生物 的 DNA 分子 中 AT 对 和 GC 对的比 例不 同：（ A T） （ G C） a( 不 同生 物 a 值不同 ） 。4.DNA 分子 的立 体结 构 是 规则的 双螺 旋结 构 。（ 出示 DNA 双螺旋 结构 模型 ）讲 述：在 DNA 分子 的双 链螺旋 结构 中： 共有 四种 碱基对 ： AT 对 、 TA 对、 GC 对、 CG 对 。 每 螺 旋一 周一 条链 由 10 个 脱 氧核苷 酸构 成， 也就 是有 10 对 碱基 可螺旋 为一 周， 这样的 螺旋结 构 对链 上的 脱氧核 苷酸 顺序 无任 何限制 。因 此 ，DNA 分 子中 的脱氧 核苷 酸的 排列 顺序千 变万化 。从 四种碱 基中 任选 三种 在一 条 链上 作全 排列的 形式 就有 43 64 种 。假 设 一 条链 上有 4000 个 碱 基 ， 按 全 排 列 的 公 式 推 算 则 有 多 少 种 排 列 顺 序 呢 ？ （ 让 学 生 通 过 对 数 计 算 可 以 得 出44 00 0 =10 240 8 种 ）这样 千变 万化 的顺 序 决定 了 生物 界 的 多样 性 。 人 类中 找不 到 两个 人的 指纹 完 全相 同就 在于此 。但 是，每 一 DNA 都有 其特 异的脱 氧核 苷 酸 的排 列顺序 。由 此 ，我 们完 全可 以通过 对 DNA 中脱 氧 核苷 酸序 列的测 定建 立人 的 DNA 档 案，鉴 别人 的血 缘关 系， 为刑事 案的 侦破 提供 可 靠依据 ， 是人 类基 因组计 划研 究的 重要 组成部 分。由 上 1 、 2、 3 、 4 可 知： DNA 的结 构为： （见 板书 ）这 样严 谨的 结构， 使 DNA 分 子 的 结构具 有相 对的 稳定 性，从 而使 生命 能种族 延续 、代 代相传 遗 传。二 、制 作 DNA 双螺 旋结 构模 型（ 让学 生结 合上课 时及 教材 上所 讲有关 DNA 结 构的 内 容 ，自 己动 手制作 DNA 双 螺旋 结 构模型 ， 进一 步加 深对 DNA 分子结 构 特 点的 理解， 选择 适当 的材 料，利 用课 余时 间，每 四人 分成二 组 进行 制作 。 ）（经收回后检查，有些小组制作效果不太好，存在下列问题1. 碱基间距不一2. 双链不平行3. 没有体现出“反向”。2名校名 推荐4. 每螺旋一周不足 10 个脱氧核苷酸或多于 10 个。但在 材上，同学 了心思：有硬 片，有玉米杆，有橡皮泥， 有用泥土捏制等。）（各小 就制作 程 行充分 ，略。）教 小 ：同学 的很好，在制作 ：1 材要适当，易取，易制 好。2把 呤和 两 碱基从形状上区 开。3外 骨架“脱磷脱磷” 的平行和反向。4螺旋一周必 10 个核苷酸。5 数目： AT 两个， CG 三个。制作不好的各小 的同学，下 以后，不妨重新制作。能制好 ？生：能！ ：好！我和同学 一起等你 意而 。提 ：在制 程中，有没有同学想到DNA是左旋， 是右旋呢？生： 个没想 ，我 是左旋。 ：好！ DNA到底是左旋， 是右旋，我在 里就不 述了，等同学 升了大学后再学 。二、 DNA分子的 构和复制核苷酸含 N 碱基（ CHON）戊糖（ C、H、 0）磷酸（ H、0、 P）（一） DNA分子的 构1构成 DNA分子的基本 元脱氧核糖核酸2脱氧核苷酸 通 脱水 合 在一起形成多核苷酸 A-脱氧核糖 - 磷酸T- 脱氧核糖 - 磷酸C-脱氧核糖 - 磷酸G-脱氧核糖 - 磷酸磷|脱 A磷脱 T磷3名校名 推荐脱 C磷脱 G3.DNA 分子由两条平行且反向的多核苷酸链构成A 十 GT 十 C4.DNA 分子的立体结构是规则的双螺旋结构脱氧核苷酸的排列顺序千变万化（多样性）双链平行且反向碱基互补配对（特异性）双链螺旋结构极性反向平行碱基互补配对排列顺序无穷（二）制作DNA双螺旋结构模型存在问题：1. 碱基间距不一2. 双键不平行3. 外侧链不反向4. 螺旋周期不足或多于 10 个核苷酸应该注意：1. 选材适宜2. 嘌呤碱基 AG和嘧啶碱基 CT的区别。3. 外侧脱磷脱磷链的平行和反向。4. 螺旋周期。5. 氢键的连接4