DNA分子的结构和复制

第六章第六章 遗传和变异遗传和变异 第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础 二 二 DNA 分子的结构和复制 第一课时 分子的结构和复制 第一课时 教学目的教学目的 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 教学重点教学重点 DNA 分子的结构和复制 教学难点教学难点 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 教学方法教学方法 探究与讲述相结合 教材分析教材分析 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 板板 书书教学过程教学过程 二 DNA 分子的结构和 复制 核苷酸 含 N 碱基 CHON 戊糖 C H 0 磷酸 H 0 P 一 DNA 分子的结构 1 构成 DNA 分子的基 本单元 脱氧核糖核酸 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 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 2 脱氧核苷酸间通过 脱水缩合连在一起形成 多核苷酸链 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 脱 C 磷 脱 G 3 DNA 分子由两条平行 且反向的多核苷酸链构 成 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 A 十 G T 十 C 4 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 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44000 102408 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 4 每螺旋一周不足 10 个脱氧核苷酸或多于 10 个 但在选材上 同学们费了心思 有硬纸片 有玉米杆 有橡皮泥 还有用 泥土捏制等 各小组就制作过程进行充分讨论 略 教师小结 同学们讨论的很好 在制作时应该 1 选材要适当 易取 易制为好 2 把嘌呤和嘧啶两类碱基从形状上区别开 3 外侧骨架 脱 磷 脱 磷 链的平行和反向 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 螺旋一周必须为 10 个核苷酸 5 氢键数目 AT 对两个 CG 对三个 制作不好的各小组的同学 下课以后 不妨重新制作 能制好吗 生 能 师 好 我和同学们一起等你们满意而归 提问 在制过程中 有没有同学想到 DNA 是左旋 还是右旋呢 生 这个没想过 我们认为是左旋 师 好 DNA 到底是左旋 还是右旋 我在这里就不详述了 等同学们升 了大学后再学习 第六章第六章 遗传和变异遗传和变异 第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础 二 二 DNA 分子的结构和复制 第二课时 分子的结构和复制 第二课时 教学目的教学目的 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 教学重点教学重点 DNA 分子的结构和复制 教学难点教学难点 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 教学方法教学方法 探究与讲述相结合 教材分析教材分析 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 板 书教学过程教学过程 三 DNA 分子的复 制 1 复制的概念 所谓复制就是指以亲 代 DNA 为模板合成子 代 DNA 的过程 1DNA 2DNA 2 DNA 复制的过程 解旋 解旋酶 ATP 打 开氢键 形成单链 以单链为模板 合成 与合成有关的酶类 ATP 脱氧核苷酸 互补配对 合成一条 新的子链 复旋 第二课时 引言 同学们已经知道了 DNA 作为遗传物质与严谨的双链螺旋结构有关 还 与其功能有关 而复制是 DNA 的重要功能 那么 何谓复制 复制的过程如何 有何意义呢 在学习之前 提问 对真核生物而言 DNA 主要存在于细胞的什么部位 回答 DNA 主要存在于细胞核内 提问 DNA 结构怎样 答 双链螺旋结构 极性反向平行 碱基互补配对 排列顺序无穷 提问 细胞周期中的间期细胞有何主要变化 答 DNA 分子的复制 有关蛋白质分子的合成 提问 何谓复制 答 略 补充 这里说的复制不是指其他物品的复制 是指 DNA 分子的复制 就是指 以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程 则 1DNA 2DNA 那么 怎样由 1DNA 2DNA 呢 这就是 2 DNA 复制的过程 出示 DNA 复制过程的图解教学挂图 让学生结合图解得出 解旋 合成 与复旋有关的酶类 ATP 母和子螺旋为 一个新 DNA 分子 3 DNA 复制的条件 酶 ATP 原 料 原则 地点 场 所 模板 4 DNA 分子复制的意 义 速度快 效率高 复制精确 遗传信 息稳定 具有连续性 复旋 的结论 教师补充 DNA 分子复制包括 解旋 在 DNA 解旋酶的作用下 能量 ATP 的参与 把双链螺旋的 DNA 打开氢键 解开成为两条单链 且以单链为模板 合成 在 DNA 合成酶的作用下 以母链为模板 ATP 为能量 脱氧核苷酸 为原料 按碱基互补配对原则合成为一条新的子链 复旋 在 DNA 复旋酶的作用下 以 ATP 为能量 一条母链和一条子链螺旋 成为一个新的 DNA 分子 即 1DNA 2DNA 单链 母 2 母 2 子 母十子 母十子 2DNA 由上述过程可以知道 在以母链为模板合成新的子链的过程中 新合成的子 链上脱氧核苷酸的排列顺序与另一条每链上脱氧核苷酸的排列顺序完全相同 故 母链与子链螺旋化形成的新 DNA 分子中碱基对的排列顺序也完全相同 新形成的 每个 DNA 分子中的双链有一条是未自上代 DNA 的母链 所以叫半保留复制 科学 家已经用 35P 或14N 同位素示踪得以证实 结合 DNA 分子的复制过程让同学们展 开讨论 提问 DNA 分子复制时需何条件 回答 略 补充 DNA 分子复制 发生在细胞周期的间期 主要在细胞核内进行 ATP 作能量 A T G C 四种大量的脱氧核苷酸为原料 严格遵循碱基互 补配对原则 需酶系统参与 解旋酶 合成酶 复旋酶 DNA 具作模板的 能力 伴随有 RNA 的转录 提问 DNA 分子复制对 DNA 作为遗传物质有何意义 回答 略 补充 在 DNA 分子复制时 边解旋 边合成 边复旋 多个起始点同时进 行 节省时间 效率高 新 DNA 分子双链为 一母一子 因此复制更为精确 致使遗传信息更加稳定 稳定的遗传信息从亲代传递给子代 从而使生物的前后 代保持了一定的连续性 但是 这并不意味着复制时毫无差错 否则 自然界便 没有了变异 生物界就不会向前发展