高中生物：DNA結(jié)構(gòu)和復(fù)制

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法】

1.教學(xué)重點(diǎn)

(1)DNA分子的結(jié)構(gòu)。

(2)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及其重要性。

(3)DNA分子的多樣性。

(4)DNA復(fù)制的過程及特點(diǎn)。

2.教學(xué)難點(diǎn)

(1)DNA分子的立體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

(2)DNA分子的復(fù)制過程。

3.教學(xué)疑點(diǎn)

DNA分子中只能是A—T、C-G配對(duì)嗎？能不能A—C、G—T配對(duì)？為什么？

4.解決辦法

(1)充分發(fā)揮多媒體計(jì)算機(jī)的獨(dú)特功能，把DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制過程

等重、難點(diǎn)知識(shí)編制成多媒體課件。將這些較難理解的重、難點(diǎn)知識(shí)變靜為動(dòng)、變抽象為形象,

轉(zhuǎn)化為易于吸收的知識(shí)。

(2)通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)。

(3)通過討論交流、通過提高學(xué)生的識(shí)圖能力、思維能力，通過配合適當(dāng)?shù)木毩?xí)，將知識(shí)

化難為易。

(4)通過單環(huán)化合物、雙環(huán)化合物所占空間及堿基對(duì)之間氫鍵數(shù)的穩(wěn)定性，來說明只能是

A——T、C——G配對(duì)o

【課時(shí)安排】2課時(shí)。

【教學(xué)過程】

第一課時(shí)

(-)引言：

我們經(jīng)過學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道DNA是主要的遺傳物質(zhì)，它能使親代的性狀在子代表現(xiàn)出來。那么，

DNA為什么能起遺傳作用呢？我們來學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)。

(-)教學(xué)過程

1.DNA的結(jié)構(gòu)

1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋模型，為合理地解釋遺傳物質(zhì)的各種功能

奠定了基礎(chǔ)。為了理解DNA的結(jié)構(gòu)，先來學(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成。

（1）DNA的化學(xué)組成

學(xué)生閱讀教材第7—8頁，看懂圖6—4及銀幕上出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)平面圖，基本單位圖。學(xué)生回答

下歹IJ問題：

①組成DNA的基本單位是什么？每個(gè)基本單位由哪三部分組成？

②組成DNA的堿基有哪兒種？脫氧核甘酸呢？DNA的每一條鏈?zhǔn)侨绾谓M成的？

學(xué)生回答后，教師點(diǎn)撥：

①組成DNA的基本單位是脫氧核甘酸，它由一個(gè)脫氧甘糖、一個(gè)磷酸和一個(gè)含氮堿基組成。

②組成DNA的堿基有四種：腺喋吟（A）,鳥喋吟（G）,胞喀噬（C）、胸腺喀呢（T）:有

四種脫氧核甘酸：腺喋吟脫氧核甘酸，鳥喋吟脫氧核甘酸，胞喀噬脫氧核甘酸，胸腺喀咤脫氧核

甘酸。DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核甘酸聚合而成多脫氧核甘酸鏈。

（2）DNA分子的立體結(jié)構(gòu)

出示DNA模型，學(xué)生閱書第8頁，指著模型進(jìn)解說過歸納，結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：

①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)（簡要解釋“反向”，一條鏈?zhǔn)?5—35,另

一條鏈?zhǔn)?5—55,不宜過深）。

②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。

③堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：

兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對(duì)“氫鍵”要進(jìn)行必要的解釋）連接成堿基對(duì)，且堿基配對(duì)

有一定的規(guī)律：A—T、G—C（A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)）。

可見，DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，另一條鏈上的堿基排

列順序也就確定了（可在黑板上練習(xí)一道題以鞏固互補(bǔ)配對(duì)原則）。

教師設(shè)問，學(xué)生思考后，由教師回答：

設(shè)問一：堿基配對(duì)時(shí)，為什么喋吟堿不與喋吟堿或嗑咤堿不與喀咤堿配對(duì)呢？

這是由于喋吟堿是雙環(huán)化合物（畫出雙環(huán)），占有空間大；喀咤堿是單環(huán)化合物（畫出單環(huán)），

占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環(huán)化合物和單環(huán)化合物配對(duì)才合適。

設(shè)問二：為什么只能是A—T、G—C,不能是A—C,G—T呢？

這是由于A與T通過兩個(gè)氫鍵相連，G與C通過三個(gè)氫鍵相連，這樣使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,

所以，A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1：1。

學(xué)生訓(xùn)練：某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺噂吟的分子數(shù)占18%,那么鳥噂吟的分子數(shù)

占（）

A.9%B.18%C.32%D.36%

答案：C

（為鞏固DNA立體結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)，加深對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解，此時(shí)應(yīng)讓學(xué)生做《實(shí)

驗(yàn)十二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型》，實(shí)驗(yàn)的材料及一些基本步驟可在上課前準(zhǔn)備好，教師示范,

控制好上課的時(shí)間）。

（3）DNA的特性

師生共同活動(dòng)，學(xué)生討論和教師點(diǎn)撥相結(jié)合。

①穩(wěn)定性：DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與Pi交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配

對(duì)的方式是穩(wěn)定不變的，從而導(dǎo)致DAN分子的穩(wěn)定性。

②多樣性：DNA分子中堿基相互配對(duì)的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對(duì)的排列順序是千變

萬化的。如一個(gè)最短的DNA分子大約有4000個(gè)堿基對(duì)，這些堿基對(duì)可能的排列方式就有

4'3匚10"°8種。實(shí)際上構(gòu)成DNA分子的脫氧核甘酸數(shù)目是成千上萬的，其排列種類幾乎是無

限的，這就構(gòu)成DNA分子的多樣性。

③特異性：每個(gè)特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構(gòu)

成了DNA分子自身嚴(yán)格的特異性。

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了DNA的化學(xué)組成，DNA的立體結(jié)構(gòu)和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、

T、G、C四種，構(gòu)成DNA的基本單位也有4種。每個(gè)DNA分子由二條多脫氧核甘酸長鏈反向平行

盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條鏈上的堿基按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A—T、G-C,通過氫鍵連接成

堿基對(duì)。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。多樣性產(chǎn)生的原因主要是堿基對(duì)的排列順序千

變?nèi)f化，4種脫氧核甘酸排列的特定順序，包括特定的遺傳信息。每個(gè)DNA分子能夠貯存大量的

遺傳信息。

（三）課堂練習(xí)

1.課本10-11頁三、四題。

2.根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在A于G時(shí)，雙鏈DNA分子中，下列四個(gè)式子中正確的是（）

A+C,一+G

--*1

A.G+TB.T+C

"?I一+C

c.G+CD.G+C

答案：選B

A^C

0.4

3.分析一個(gè)DNA分子時(shí)，其一條鏈上T+G那么它的另一條鏈和整個(gè)DNA分子中的

比例分別是（）

A.0.4和0.6B.2.5和0.4

C.0.6和1.0D.2.5和1.0

答案：D

(四)板書設(shè)計(jì)

1.DNA的結(jié)構(gòu)

(1)DNA的化學(xué)組成

「磷酸

①基本單位：脫氧核昔酸

「脫氧核糖

、核昔V

、含氮堿基

②四種堿基

③四種脫氧核昔酸

④由訐多脫氧核甘酸聚合成多脫氧核甘酸長瞧

(2)DNA的立體結(jié)構(gòu)

①按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)

②基本骨架，堿基在內(nèi)側(cè)

③眼基互補(bǔ)配對(duì)原則：A-T、G—C

(3)DNA分子的特性

穩(wěn)定性多樣性特異性

第二課時(shí)

(-)引言:

通過上節(jié)課有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，理解DNA分子不僅能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，還能傳遞遺

傳信息，遺傳信息的傳遞就是通過DNA分子的復(fù)制來完成的，怎樣復(fù)制呢？

(~)教學(xué)過程：

2.DNA的復(fù)制

(1)復(fù)制的概念

在細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期，以母細(xì)胞DNA分子為模板，合成子代DNA的過程。

DNA的復(fù)制實(shí)質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。

(2)“準(zhǔn)確”復(fù)制的原理

①DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；

②堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。

(3)DNA復(fù)制的過程

學(xué)生閱書第10頁，看圖6-6,銀幕上也出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的DNA分子復(fù)制過程圖解，待學(xué)生看懂圖

后，回答如下問題：

①什么叫解旋？解旋的目的是什么？

②什么叫“子鏈”？復(fù)制一次能形成幾條子鏈？

③簡述“子鏈”形成的過程。

讓學(xué)生充分回答上述問題后，教師強(qiáng)調(diào)：

復(fù)制的過程大致可歸納為如下三點(diǎn)：

①解旋提供準(zhǔn)確模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條多脫氧核甘酸鏈配對(duì)的

堿基從氫鍵處斷裂，兩條螺旋的雙鏈解開，這個(gè)過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈(模板鏈)。

②合成互補(bǔ)子鏈：以上述解開的每一段母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核甘酸為

原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。

③子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進(jìn)行，新合

成的子鏈不斷地延伸，同時(shí)每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各自形成一個(gè)新的

DNA分子，這樣，1DNA分子一2個(gè)完全相同的DNA分子。

(4)DNA復(fù)制的特點(diǎn)

講述：

①DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的，是一種半保留式復(fù)制，即在子代雙鏈中，有一條是親代原有

的鏈，另一條(子鏈)則是新合成的。

②DNA復(fù)制嚴(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對(duì)原則準(zhǔn)確復(fù)制。從而保證了子代和親代具有相同的遺傳性

狀。

問：DNA復(fù)制后兩個(gè)子代DNA分子和親代DNA分子是否完全相同？為什么？

通過設(shè)問，學(xué)生回答，進(jìn)一步讓學(xué)生理解和鞏固DNA復(fù)制的全過程。

(5)DNA復(fù)制的必需條件

講述：

DNA復(fù)制時(shí)必需條件是親代DNA的兩條母鏈提供準(zhǔn)確模板、四種脫氧核甘酸為原料、能量

(ATP)和一系列的酶，缺少其中任何一種，DNA復(fù)制都無法進(jìn)行。

(6)DNA復(fù)制的生物學(xué)意義

DNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定性，保持了遺傳

信息的連續(xù)性，使種族得以延續(xù)。

(三)小結(jié)：

1.通過學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制，必須掌握DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)、堿基互補(bǔ)配對(duì)原