【dna分子的结构和复制思维导图】DNA分子的结构和复制

高二生物教案 2014-05-24 网络整理 晴天

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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。123
  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:123
  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
   

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