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)

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。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：①共有四种碱基对：AT对、TA对、GC对、CG对。②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。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。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—G3.DNA分子由两条平行且反向的多核苷酸链构成A十G＝T十C4.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构①脱氧核苷酸的排列顺序千变万化（多样性）②双链平行且反向③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