高二生物DNA分子的结构和复制教学设计.docx

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高二生物DNA分子的结构和复制教学设计

新修订高中阶段原创精品配套教材

DNA分子的结构和复制

教材定制/提高课堂效率/内容可修改

DNAmoleculestructureandreplication

教师：

风老师

风顺第二中学

DNA分子的结构和复制

教材说明：

本教学设计资料适用于高中高二生物科目，主要用途为帮助学生获得关于生命活动基本规律的知识，知道生物学知识在生活、生产、科学技术发展和环境保护等方面的应用，并使学生获得增强体质、加强自我保健的知识，进而促进生理和心理健康等全面发展和提高。

内容已根据教材主题进行配套式编写，可直接修改调整或者打印成为纸质版本进行教学使用。

　　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。

　　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dna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：

　　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

FoonShion教育研究中心编制

PreparedbyfoonshionEducationResearchCenter