第一节 遗传的物质基础 二 DNA分子的结构和复制

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：

　　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