dna的结构和复制

1 / 11 DNA 的结构和复制 DNA的结构和复制 一、教学目标： 1、知识目标 （ 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。 2、能力目标： （ 1）、培养学生自学能力：在自学中去领悟知识，去发现问题和解决问题。 （ 2）、通过观察 DNA结构模型提高观察能力、分析和理解能力。 3、情感目标： 培养学生树立结构和功能相统一的观点。 二、教学重点、难点： 1、 DNA分子的结构。 2、 DNA 分子的复制。 解决方法： （ 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）讨论交流、通过提高学生的识图能力、思维能力，通2 / 11 过配合适当的练习，将知识化 难为易。 三、教学方法： 观察法、讨论法、讲述法、问题引导法。 四、教学过程： 1、导入： 教师提问：上节课我们学习的 “ 肺炎 双球菌转化实验 ”“ 噬菌体侵染细菌实验 ” 等实验说明了什么？学生回答： DNA 是遗传物质。教师引导：很好，我们也知道生物的结构和功能是相统一的。那么， DNA 分子又应该有怎样的结构和其功能相统一呢？我们就一起来学习一下本节课的内容。 2、讲述：教师讲述： 1953年，沃森和克里克提出了著名的 DNA 双螺旋结构模型，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，先来回忆一下 DNA的化学组成。 教师提问：学生阅读教材第 8 9 页，仔细观看图 6-6 的基本单位图。然后回答下列问题： 组成 DNA 的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？ 组成 DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？ 学生活动：阅读、讨论、回答问题。教师总结： 组成 DNA的基本单位是脱氧核苷酸，它由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成。 3 / 11 组成 DNA的碱基有四种：腺嘌呤（ A），鸟嘌呤（ G），胞嘧啶（ c）、胸腺嘧（ T）； 所以，脱氧核苷酸有四种： 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。 教师提问：观看教材第 8 页，图 6-5 回答 “DNA 的每一条链是如何组成的？ ” 学生回答： 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。 教学目的： (在层层设疑、释疑的基础上，帮助学生搭建有关 DNA分子结构的知识体系。 ) 展示模型： 教师引导：下面我们来观察一下 DNA 分子的结构模型。 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。 教师提问：观察模型，讨论一下 DNA的结构上有什么特点。 引导学生观察在 DNA双螺旋结构模型中，一条链中的嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数 有何关系？对应关系如何？ 学生活动：观察模型，分组讨论。总结特点。 教师引导：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？ 答：这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占 4 / 11 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？ 答：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。 教师引导：那么，若从碱基数量的角度看，双链 DNA分子有何特点呢？ 学生回答：（ A=TG=c） -即：碱基互补配对原则。 教师总结：对了。由此还可以推导出（ A+G） /（ T+c） =1。 并且（ A+T） /（ G+c）的比值具有物种的特异性，也就是对不同种生物来说，其比值是不一样的。 几种生物（ A+T） （ c+G）的比值： 小麦：；家鸡：；黄牛：；果蝇：；小鼠：；猪：； 人：；家蚕：。 教师总结： 两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 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。 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律，（ A 一定与 T 配对， G一定与 c 配对）教师引导： DNA 分子的这种双螺旋结构从位置上看：主链在外（磷酸和脱氧核糖交替连接），侧链在内5 / 11 （碱基对），形成了稳定的空间结构；从成分上看主链稳定，侧链可变，侧链成分的可变性导致了物种的差异性。 教师提问： DNA分子结构的特点与其结构的特性（稳定性和多 样性的）是相联系的。那么 DNA 分子都有哪些特性呢？ 学生活动：分组讨论。 教学目的：以阅读、讨论等形式引导学生分析问题，解决问题，能充分地发挥学生的主观 能动性，培养学生语言表达能力和思维能力。 教师总结： 稳定性：主链在外（磷酸和脱氧核糖交替连接），侧链在内（碱基对），形成了稳定的空间结构。 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。这就构成 DNA分子的多样性。 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。 教师导入： DNA分子不仅具有一定的结构，还有相应的功能，下面我们来进一步学习 DNA 复制方面的内容。 首先，阅读教科书 11页的相关内容。 教师导入：阅读完之后，我们来了解几个与 DNA复制有关的两个经典实验。 6 / 11 一、梅赛尔 斯特尔在 1958 年用大肠杆菌所做的实验（课件展示过程） 学生活动：观看课件、联系课文、分组讨论、总结知识。 教师提问：新合成的 DNA分子中有一半是旧链，另一半是新链。这个现象说明 DNA分子是如何复制的呢？是否是像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？ 学生回答：不相同。 教师提问：为什么你认为是不同的呢？ 学生回答：因为 DNA 分子的复制结果并没有形成一个完整的、新的 DNA分子。而是形成了一半新一半旧的两个 DNA分子。 教师提问：那么，在细胞核内的双链 DNA分子在开始复制的时候可能是什么状态？是单链还是双链？ 学生回答：可能是单链。 教师提问：从螺旋 型的双链结构转变为单链结构，必须先怎样变化？ 学生回答：解开螺旋。 教学目的：通过层层设问，引导学生们建立 “ 解旋、复制、新旧链形成新的 DNA分子 ” 的 DNA分子的复制过程观念。 教师引导：下面我们在来看另一个经典的实验。 二、美国生物化学家康贝格的实验（课件展示过程） 学生活动：观看课件、分组讨论、总结知识。 7 / 11 教师提问：试管中事先放入的四种脱氧核苷酸是做什么用的？ 学生回答：用作合成的原料。 教师提问：试管中加入 DNA聚合酶起什么 作用？ 学生回答：催化化学反应。 教师提问：这个反应是什么样的反应？ 学生回答：是个合成反应。 教师提问：试管中加入适量的 ATP 起什么作用？ 学生回答：为合成反应供能。 教师提问：从实验结果看，合成出的新 DNA分子的碱基序列与谁的碱基序列相同？康贝格在试管中放入的少量单键 DNA在 DNA复制的过程中起什么作用？ 学生回答：少量的单链 DNA是做模板用的。 教学目的：让学生更明确理解 DNA 复制的条件。 教师提问：在活细胞中， DNA分子在什么时间复制？ 教师提示：（在体细胞中，染色体是在什么时间复制的？在原始的生殖细胞中，染色体是在 什么时间复制的） 学生回答：在体细胞中， DNA是在细胞分裂间期复制。在原始的生殖细胞中， DNA是在细胞减数分裂之前复制的。 教师引导：那我们一起总结一下。 “DNA 复制 ” 应当如何表述呢？ 8 / 11 学生回答：以亲代 DNA分子为模板合成子代 DNA的过程。 教师引导： DNA 复制一般发生在什么时候？ DNA 复制的大致过程如何？ DNA 复制需要哪些条件？ DNA 复制的方式上有什么特点？ DNA 的分子结构为 DNA 分子复制提供了什么样的分子基础？或一般情况下，为什么 DNA复制能准确无误地完成？ 教师总结： 细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。（随染色体的复制而完成的） 边解旋边复制：解旋 合成子链 形成子代 DNA。 模板、原料、能量、酶。 半保留复制。 DNA 分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。 通过碱基互补配对，保证了复 制能够准确的进行。 教师提问： DNA分子复制的生物学意义？ 学生回答： DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。 课后回顾：这节课，我们学习了 DNA 分子的结构和复制。我们再回顾开始时目的。 DNA 有什么结构能和其功能相适应呢？ 作为遗传物质，应有的特点是： 1、能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代9 / 11 谢。 2、具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力 -（多样性） 3、结构比较稳定，但 在特殊情况下又能发生突变， 而且突变以后还能继续复制，遗传给后代。 -（稳定性、可变性） 4、在细胞生长和繁殖的过程中能精确的复制自己。 -（连续性） 3、课后小结：这节课通过学习 DNA 的化学组成、空间结构和 DNA分子复制等方面的知识，使我们对于作为遗传物质 DNA的特点和功能有了更深的理解，这些都是我们今后学习有关基因控制蛋白质的合成、基因突变等知识的基础。 4、随堂练习： 1、根据碱基互补配对 原则，在 AG 时，双链 DNA 分子中，下列四个式子中正确的是（ c） A.(A+T):(G+c)=1B.(A+c):(G+c)=1 c.(A+G):(T+c)=1D.(A+c):(G+T)1 2、有 15N 标记细菌中的 DNA，然后又将普遍的 14N 来供给这种细菌，于是该细菌便用 14N 来合成 DNA，假设细菌连续10 / 11 分裂三次产生了八个新个体，它们 DNA中的含 14N的链与 15N的链的比例是（ A） A、 7： 1B、 2： 1c、 1： 1D、 3： 1 3、某 DNA 分子共有 Q 个碱基，其中胞 嘧啶 m 个，则复制 N次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（） A、（ Q-2m）（ 2N-1） /2B、（