小學健康的教案

DNA的復制。

相關知識

《DNA的復制》教學設計

《DNA的復制》教學設計
一、總體設計指導思想
本節(jié)課突出對學生科學素質的培養(yǎng)，精心設計課堂教學，將科學研究的過程（發(fā)現(xiàn)問題——提出假設——推導結論——實驗驗證——得出結論）作為本節(jié)課的教學主線，以求向學生介紹科學研究的一般過程和方法，并讓學生親身參與探究過程，從而培養(yǎng)學生科學工作的能力和方法。
二、教材分析
1、教材中的地位
本節(jié)課內容是人教版高級中學課本生物必修2第三章第三節(jié)。DNA分子的結構和復制是遺傳學的基本理論。這一課時，在聯(lián)系DNA結構的基礎上，進一步闡明DNA通過復制傳遞遺傳信息的功能。學好這一課時，有利于學生對有絲分裂、減數分裂、遺傳規(guī)律等知識得理解和鞏固，對于學生深刻認識遺傳的本質是非常重要的?！癉NA的復制”又是后面變異部分的基礎，學好這一課時，有利于學生對基因突變、基因重組、生物進化等內容的理解和掌握。
2、重點難點
DNA的復制方式的發(fā)現(xiàn)雖然是選學內容，但是對學生的學會科學的探究，科學的思考有很大的幫助，有助于學生分析問題，解決問題能力的提高，所以把它作為探究的重點之一，但在知識層面上不作為重點。
DNA復制過程完成了遺傳信息的傳遞功能；對DNA復制過程的研究，蘊含著科學研究的過程和方法教育；DNA復制的過程具有微觀、動態(tài)、連續(xù)、抽象的特點。因此，對DNA復制的過程的探討既是本課時的教學重點，也是難點。
三、學情分析
學生已經具有了DNA雙螺旋結構、有絲分裂、減數分裂的基本知識，在此基礎上，本課時將要從分子水平來探討生命的本質，屬于肉眼看不到的抽象知識。高中學生的認知體系基本形成，認知結構迅速發(fā)展，認知能力不斷完善。他們能夠掌握基本的思維方法，特別是抽象邏輯思維、辯證思維、創(chuàng)造思維有了較大的發(fā)展。觀察力、記憶力、想象力有了明顯的提高，認知活動的自覺性，認知系統(tǒng)的自我評價和自我控制能力也有了相應的發(fā)展。
由于本課時內容具有較高的抽象性，學生們會感到困難，因此在教學中，我除了引導學生自主、探索、合作學習以外，還通過啟發(fā)式教學，設置大量的問題情境，來激發(fā)學生的學習興趣和進一步培養(yǎng)他們分析、歸納、概括能力。
四、教學目標設計
知識目標
1、記住DNA復制的概念
2、簡述DNA復制的過程，并分析、歸納出DNA復制過程的特點。
3、知道DNA復制在遺傳上的意義
能力目標
1、通過介紹Meselson、stehl的試驗，引導學生分析、比較、推理、歸納，培養(yǎng)科學的思維。
2、通過引導學生觀察拉鏈和DNA復制的比較，鼓勵學生大膽想象、猜測，培養(yǎng)學生自主探索、合作學習、分析問題、解決問題的能力。
情感目標
通過分組探究活動，培養(yǎng)學生的協(xié)作意識和科學態(tài)度。
五、教法、學法設計
（一）教法設計
結合教材的特點和學生實際，本課時主要采用啟發(fā)式教學法，比如：在學習DNA復制的方式式，啟發(fā)學生去思考復制的方式可能有哪些？如果是這種方式，復制的結果是什么？如果是那種方式，復制的結果是什么？通過什么方式去證明你的假設？再比如：在學習DNA復制的條件時，可以啟發(fā)學生去思考科學家是怎么知道需要這些條件的？除了課本上介紹的條件外，還可能需要什么條件？科學家是怎么知道的？從而引導學生去探索和發(fā)現(xiàn)，使學生在教學活動中初步學會科學研究的一般方法，即發(fā)現(xiàn)問題——提出假說——試驗驗證——得出結論，培養(yǎng)學生的合作、探索的精神，發(fā)展學生的思維能力，為學生鋪設符合知識規(guī)律的思維軌道，強化素質教育。對于DNA復制的過程，學生是沒有辦法去探究的，但這一部分又比較抽象，我采用化抽象為具體的辦法，采用拉鏈作為模型，讓學生對比拉鏈的拉上、拉開和課本上介紹的DNA復制過程的異同點，從而加深學生對知識得理解和掌握。
（二）學法設計
本課時通過設疑導學，指導學生自主探索DNA復制的方式和復制的條件，發(fā)現(xiàn)知識，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、相互協(xié)作、自主學習的能力；通過點撥導議，啟發(fā)學生思考、分析科學家的試驗，概括、總結出正確結論，從而培養(yǎng)學生分析、推理、概括、總結的基本學習方法；通過展示小組提出的假設，培養(yǎng)學生的參與意識和創(chuàng)新意識，讓學生學會在學習中進行交流的基本方法。充分體現(xiàn)學生的“主體”地位。
六、媒體選擇
1、多媒體課件
用PowerPoint制作的演示文稿（內有DNA復制過程的動畫）
2、實物展臺
展示學生推導的DNA半保留和全保留復制的結果及相應得實驗結果示意圖
3、拉鏈四個
七、教學程序設計
（1）流程圖

（2）教學過程：

程序教學活動設計
意圖
教師活動學生活動

復習舊知
引入新課
(3分鐘)展示課件并提問：
1、DNA化學組成的基本單位是什么？
2、DNA分子的空間結構是什么樣的？
總結學生的回答之后，引出DNA復制的課題。
思考回答：
1、DNA化學組成的基本單位是脫氧核苷酸，每個脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子含氮的堿基組成。
2、兩條鏈盤旋成的雙螺旋結構。學生已有的DNA雙螺旋結構的知識是學習DNA復制的基礎，由此引出新課題。

引導回憶
發(fā)現(xiàn)問題

(3-5分鐘)有關DNA復制，我們已經學習過哪些知識？你們覺得還有哪些疑問？
（以此設問引導學生回憶已有知識，發(fā)現(xiàn)新的問題。）
思考回答
1、DNA復制發(fā)生在有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期
2、由于DNA主要存在與細胞核內，因此DNA復制的場所主要是細胞核。
發(fā)現(xiàn)問題
關于DNA怎樣復制？需要哪些條件？復制的結果怎樣？有什么特點？等等是還沒有解決的問題。發(fā)現(xiàn)問題是科學研究的第一步。問題使學生產生了強烈的求知解疑心理，教師此時抓住這一有利時機，提出緊扣主題的具有挑戰(zhàn)性、探索性的問題，使學生主動去探索。

D
N
A
復制方式探討
(約10分鐘)

分組討論模擬探索
沃森和克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫道：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳進行復制的一種可能機理?！?br> 你能從DNA分子的雙螺旋結構，設想出DNA復制的方式可能有哪幾種嗎？
假如用15N標記母鏈，用14N標記子鏈，請同學們根據假設分組討論復制一代和兩代的結果是什么？用圖形表示結果。

教師投影展示部分小組的討論情況。

學生分組分析討論，提出DNA復制的兩種假設：全保留復制和半保留復制。

學生根據假設討論演繹并畫圖表示兩種復制的結果

小組間相互補充作出評價培養(yǎng)學生的參與意識和培養(yǎng)學生的合作、探索的精神。并進一步復習假說-演繹法。
1958年Meselson和Stehl用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，經過多次細胞分裂，細菌細胞的DNA充分地被15N標記上。然后把這些細胞移入正常的含同位素14N的培養(yǎng)基中，然后，在不同時刻（復制不同代數后）收集細菌樣本，從中提取DNA，再將提出的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。
密度大的DNA在試管的上方還是下方，密度小的呢？中等的呢？請同學們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。請同學們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。
巡視學生的活動，記錄學生出現(xiàn)的問題。
教師投影展示部分小組的討論情況。
教師展示科學家的實際實驗結果。
并總結出科學發(fā)現(xiàn)的一般過程。

在老師的啟發(fā)引導下，學生們根據剛才演繹得結果，推導出這樣的可能實驗現(xiàn)象：如果是全保留復制，則離心后DNA條帶應該只有兩條；如果是半保留復制，則離心后DNA條帶應該有三條，并畫出條帶的位置。本模擬探索試驗的設計和運用，旨在激發(fā)學生探索和協(xié)作的興趣，培養(yǎng)學生的動手能力和思維能力。

D
N
A
復制的條件和過程探討
(約20分鐘)請同學們思考DNA復制至少需要什么條件？

科學家是怎么知道這些條件的呢？學生討論后回答：
模板：兩條鏈分別作為模板
原料：四種脫氧核苷酸
能量：由ATP提供
酶：解旋酶、聚合酶等
科學家通過推導和實驗知道的。學生可能說不全，老師引導學生補充完整。

介紹試驗
請同學們想一想，下面這個事實說明了什么？
1958年美國生化學家Kornberg在試管中用脫氧核苷酸合成DNA。他將大腸桿菌中提取的DNA聚合酶加入到含有四種豐富的脫氧核苷酸和適量的Mg2+的人工體系中，并沒有發(fā)生DNA的合成，當加入少量的RNA作引子和ATP作為能源物質，經保溫孵育后，測定其中DNA的含量。發(fā)現(xiàn)其中的DNA的含量增加了。
讓學生根據實驗結果得出結論：復制除需要四個基本條件外，還需要其他條件，如RNA引物等。
旨在提醒學生不能把書讀死。而應該始終保持懷疑和探究的心態(tài)。
模擬
探討請同學們自學課本上有關DNA復制過程的內容，總結DNA復制大體上分為幾個步驟。
教師通過拉鏈來模擬DNA復制過程。提出問題：
拉鏈中的各個部件各代表復制過程中的什么？
復制代數和DNA數目之間，及與含母鏈的DNA數目之間有什么關系？
DNA復制過程是否就是完全像拉鏈的開合？學生自學并總結，如不完整可由其他同學補充。
解鏈——合成子鏈——螺旋

學生分組討論拉鏈中的各個部件各代表復制過程中的什么，由學生代表發(fā)言。培養(yǎng)學生聯(lián)想理解的意識，在學習過程中化抽象為具體，提高學習效率。
培養(yǎng)學生分析比較的意識，進一步加深對DNA復制的理解。
觀看動畫組織學生觀看DNA復制的動畫課件。學生隨著動畫的演示，一起念出過程：解鏈——合成子鏈——螺旋
反復播放DNA復制的動畫，使學生完成由感性到理性的知識過渡。
DNA復制的意義DNA復制有什么意義？傳遞遺傳信息
課堂小結利用多媒體課件引導學生概括總結學生總結本節(jié)課知識要點鞏固基礎知識
課堂測評
基礎知識測評學生練習檢驗知識目標達標情況
八、課堂測評
1、一個噬菌體侵染細菌后，形成了200個子代噬菌體，子代DNA中含最初DNA鏈的DNA占
A.1%B.2%C.25%D.50%
2、下列關于DNA復制的說法，其中不正確的是（）：
A．DNA復制過程中需要酶的催化B．DNA復制過程中需要的能量直接由糖類提供
C．DNA分子是邊解旋邊復制的D．DNA復制過程中兩條母鏈均可作模板
3、含有32P或31P的磷酸，兩者化學性質幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，32P比31P質量大。現(xiàn)將某哺乳動物的細胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移至含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經過第1、2次細胞分裂后，分別得到Gl、G2代細胞。再從G0、Gl、G2代細胞中提取出DNA，經密度梯度離心后得到結果如下圖。由于DNA分子質量不同，因此在離心管內的分布不同。若①、②、③分別表示輕、中、重三種DNA分子的位置，請回答下列問題：
⑴G0、Gl、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：G0________，Gl________，G2_________。
⑵G2代在①、②、③3條帶中DNA數的比例是______________。
⑶圖中①、②兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：條帶①________，條帶②__________。
⑷上述實驗結果證明了DNA的復制方式是____________________________________。
九、課后作業(yè)
1、DNA分子的復制發(fā)生在細胞有絲分裂的（）：
Ａ．分裂前期?。拢至阎衅?br> Ｃ．分裂后期　Ｄ．分裂間期
2、假設某大腸桿菌含14N的DNA的相對分子質量為，a若將其長期培養(yǎng)在含15N的培養(yǎng)基中便得到含15N的DNA，相對分子質量為b?，F(xiàn)將含15N的DNA大腸桿菌再培養(yǎng)在14N的培養(yǎng)基中，子二代DNA的相對分子質量平均為（）
A．(a+b)/2B．(3a+b)/2C．(a+3b)/2D．(a+b)/2
3、某雙鏈DNA分子帶有15N同位素標記，在試管中以該DNA為模板進行復制實驗，連續(xù)復制4代之后，試管中帶有14N同位素標記的DNA占總量的
A.12.5%B.25%C.50%D.100%
4、利用多媒體課件，引導學生概括、總結本節(jié)課的知識要點，鞏固基礎知識，培養(yǎng)學生概括、總結的基本學習方法。
DNA復制
時間
場所
條件
原則
結果
特點
5、研究性學習
請同學們在課后兩周的時間內，以小組為單位撰寫小論文，題目：《“DNA復制”的研究史》。兩周后進行交流，并評選優(yōu)秀小論文。
（設計此作業(yè)的目的是培養(yǎng)學生查閱資料，收集信息，小組協(xié)作進行研究性學習的能力。）

十、板書設計
第三節(jié)DNA的復制
一、復制的方式：半保留復制
二、復制的條件：模板、酶、原料、能量等
三、復制的過程
解旋——合成子鏈——螺旋
四、復制的意義：傳遞遺傳信息

DNA分子的結構和復制

教學設計方案

1．教學重點
（1）DNA分子的結構。
（2）堿基互補配對原則及其重要性。
（3）DNA分子的多樣性。
（4）DNA復制的過程及特點。
2．教學難點
（1）DNA分子的立體結構特點。
（2）DNA分子的復制過程。
3．教學疑點
DNA分子中只能是A—T、C－G配對嗎？能不能A—C、G—T配對？為什么？
4．解決辦法
（1）充分發(fā)揮多媒體計算機的獨特功能，把DNA的化學組成、立體結構和DNA的復制過程等重、難點知識編制成多媒體課件。將這些較難理解的重、難點知識變靜為動、變抽象為形象，轉化為易于吸收的知識。
（2）通過制作DNA雙螺旋結構模型，加深對DNA分子結構特點的理解和認識。
（3）通過討論交流、通過提高學生的識圖能力、思維能力，通過配合適當的練習，將知識化難為易。
（4）通過單環(huán)化合物、雙環(huán)化合物所占空間及堿基對之間氫鍵數的穩(wěn)定性，來說明只能是A—T、C—G配對。
2課時。

第一課時
（一）引言：
我們經過學習，已經知道DNA是主要的遺傳物質，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？我們來學習DNA的結構。
（二）教學過程
1．DNA的結構
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的各種功能奠定了基礎。為了理解DNA的結構，先來學習DNA的化學組成。
（1）DNA的化學組成
學生閱讀教材第7－8頁，看懂圖6－4及銀幕上出現(xiàn)的結構平面圖，基本單位圖。學生回答下列問題：
①組成DNA的基本單位是什么？每個基本單位由哪三部分組成？
②組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？DNA的每一條鏈是如何組成的？
學生回答后，教師點撥：
①組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一個脫氧苷糖、一個磷酸和一個含氮堿基組成。
②組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四種脫氧核苷酸：腺嘌呤脫氧核苷酸，鳥嘌呤脫氧核苷酸，胞嘧啶脫氧核苷酸，胸腺嘧啶脫氧核苷酸。DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。
（2）DNA分子的立體結構
出示DNA模型，學生閱書第8頁，指著模型進解說過歸納，結構的主要特點是：
①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構（簡要解釋“反向”，一條鏈是55－35，另一條鏈是35－55，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，構成基本骨架，堿基排列在內側。
③堿基互補配對原則：
兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對“氫鍵”要進行必要的解釋）連接成堿基對，且堿基配對有一定的規(guī)律：A—T、G—C（A一定與T配對，G一定與C配對）。
可見，DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據堿基互補配對原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了（可在黑板上練習一道題以鞏固互補配對原則）。
教師設問，學生思考后，由教師回答：
設問一：堿基配對時，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢？
這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物（畫出雙環(huán)），占有空間大；嘧啶堿是單環(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)化合物配對才合適。
設問二：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通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個氫鍵相連，這樣使DNA的結構更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的摩爾數比例均為1：1。
學生訓練：某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數占18％，那么鳥嘌呤的分子數占（）
A．9％B．18％C．32%D．36％
答案：C
（為鞏固DNA立體結構的有關知識，加深對DNA分子結構特點的理解，此時應讓學生做《實驗十二、制作DNA雙螺旋結構模型》，實驗的材料及一些基本步驟可在上課前準備好，教師示范，控制好上課的時間）。
（3）DNA的特性
師生共同活動，學生討論和教師點撥相結合。
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配對的方式是穩(wěn)定不變的，從而導致DAN分子的穩(wěn)定性。
②多樣性：DNA分子中堿基相互配對的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。如一個最短的DNA分子大約有4000個堿基對，這些堿基對可能的排列方式就有種。實際上構成DNA分子的脫氧核苷酸數目是成千上萬的，其排列種類幾乎是無限的，這就構成DNA分子的多樣性。
③特異性：每個特定的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成了DNA分子自身嚴格的特異性。
本節(jié)課我們學習了DNA的化學組成，DNA的立體結構和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、T、G、C四種，構成DNA的基本單位也有4種。每個DNA分子由二條多脫氧核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結構，兩條鏈上的堿基按照堿基互補配對原則，即A—T、G—C，通過氫鍵連接成堿基對。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。多樣性產生的原因主要是堿基對的排列順序千變萬化，4種脫氧核苷酸排列的特定順序，包括特定的遺傳信息。每個DNA分子能夠貯存大量的遺傳信息。
（三）課堂練習
1．課本10-11頁三、四題。
2．根據堿基互補配對原則，在A≠G時，雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是（）
A．B．
C．D．
答案：選B
3．分析一個DNA分子時，其一條鏈上那么它的另一條鏈和整個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）板書設計

第二課時
（一）引言：
通過上節(jié)課有關DNA結構的學習，理解DNA分子不僅能夠儲存大量的遺傳信息，還能傳遞遺傳信息，遺傳信息的傳遞就是通過DNA分子的復制來完成的，怎樣復制呢？
（二）教學過程：
2．DNA的復制
（1）復制的概念
在細胞有絲分裂和減數第一次分裂的間期，以母細胞DNA分子為模板，合成子代DNA的過程。DNA的復制實質上是遺傳信息的復制。
（2）“準確”復制的原理
①DNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供模板；
②堿基具有互補配對的能力，能夠使復制準確無誤。
（3）DNA復制的過程
學生閱書第10頁，看圖6-6，銀幕上也出現(xiàn)動態(tài)的DNA分子復制過程圖解，待學生看懂圖后，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”？復制一次能形成幾條子鏈？
③簡述“子鏈”形成的過程。
讓學生充分回答上述問題后，教師強調：
復制的過程大致可歸納為如下三點：
①解旋提供準確模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂，兩條螺旋的雙鏈解開，這個過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。
②合成互補子鏈：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種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，在有關酶的作用下，各自合成與母鏈互補的一段子鏈。
③子、母鏈結合盤繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與其對應的母鏈盤繞成雙螺旋結構，從而各自形成一個新的DNA分子，這樣，1DNA分子→2個完全相同的DNA分子。
（4）DNA復制的特點
講述：
①DNA分子是邊解旋邊復制的，是一種半保留式復制，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復制嚴格遵守堿基互補配對原則準確復制。從而保證了子代和親代具有相同的遺傳性狀。
問：DNA復制后兩個子代DNA分子和親代DNA分子是否完全相同？為什么？
通過設問，學生回答，進一步讓學生理解和鞏固DNA復制的全過程。
（5）DNA復制的必需條件
講述：
DNA復制時必需條件是親代DNA的兩條母鏈提供準確模板、四種脫氧核苷酸為原料、能量（ATP）和一系列的酶，缺少其中任何一種，DNA復制都無法進行。
（6）DNA復制的生物學意義
DNA通過復制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了物種的相對穩(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：
1．通過學習DNA的結構和復制，必須掌握DNA的化學組成、立體結構、堿基互補配對原則以及DNA的復制過程、復制的必需條件及DNA復制在生物學上的重要意義。為學習生物的遺傳和生物的變異奠定基礎。
2．目前DNA分子廣泛用于刑事案件偵破等方面
（l）DNA分子是親子鑒定的主要證據之一。
（2）把案犯在現(xiàn)場留下的毛發(fā)、血等進行分析作為破案的證據，與DNA有關。
（四）課堂練習：
1．某生物的雙鏈DNA分子共有含氮堿基77對，其中一條鏈上（A+T）：（C+G）＝2.5，問該DNA分子連續(xù)復制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數目是（）
A．1200個B．400個C．600個D．1500個
2．課本第10頁復習題一、二。
（五）板書設計

DNA的結構和復制

DNA的結構和復制

一、教學目標：

1、知識目標
（1）、理解DNA分子的結構特點。
（2）、理解DNA分子復制的過程和意義。
2、能力目標：
（1）、培養(yǎng)學生自學能力：在自學中去領悟知識，去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

（2）、通過觀察DNA結構模型提高觀察能力、分析和理解能力。
3、情感目標：

培養(yǎng)學生樹立結構和功能相統(tǒng)一的觀點。

二、教學重點、難點：

1、DNA分子的結構。

2、DNA分子的復制。

解決方法：

（1）充分發(fā)揮多媒體的獨特功能，把DNA的化學結構、空間結構和DNA的復制過程等重難點知識編制成多媒體課件。將這些很難理解掌握的重點、難點知識變靜為動，變抽象為形象，轉化為易于吸收的知識。

（2）討論交流、通過提高學生的識圖能力、思維能力，通過配合適當的練習，將知識化

難為易。

三、教學方法：

觀察法、討論法、講述法、問題引導法。

四、教學過程：

1、導入：

教師提問：上節(jié)課我們學習的“肺炎雙球菌轉化實驗”“噬菌體侵染細菌實驗”等實驗說明了什么？學生回答：DNA是遺傳物質。教師引導：很好，我們也知道生物的結構和功能是相統(tǒng)一的。那么，DNA分子又應該有怎樣的結構和其功能相統(tǒng)一呢？我們就一起來學習一下本節(jié)課的內容。2、講述：教師講述：1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋結構模型，為合理地解釋遺傳物質的各種功能奠定了基礎。為了理解DNA的結構，先來回憶一下DNA的化學組成。

教師提問：學生閱讀教材第8－9頁，仔細觀看圖6-6的基本單位圖。然后回答下列問題：

①組成DNA的基本單位是什么？每個基本單位由哪三部分組成？

②組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？

學生活動：閱讀、討論、回答問題。教師總結：①組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮堿基組成。

②組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧（T）；

所以，脫氧核苷酸有四種：

腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸。

教師提問：觀看教材第8頁，圖6-5回答“DNA的每一條鏈是如何組成的？”

學生回答：DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。

教學目的：(在層層設疑、釋疑的基礎上，幫助學生搭建有關DNA分子結構的知識體系。)

展示模型：

教師引導：下面我們來觀察一下DNA分子的結構模型。DNA分子不僅具有一定的化學結構，還具有其特殊的空間結構。

教師提問：觀察模型，討論一下DNA的結構上有什么特點。

引導學生觀察在DNA雙螺旋結構模型中，一條鏈中的嘌呤堿基總數與嘧啶堿基總數有何關系？對應關系如何？

學生活動：觀察模型，分組討論。總結特點。

教師引導：設問一：堿基配對時，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢？

答：這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物，占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物，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)化合物配對才合適。

設問二：為什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？

答：這是由于A與T通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個氫鍵相連，這樣使DNA的結構更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的摩爾數比例均為1：1。

教師引導：那么，若從堿基數量的角度看，雙鏈DNA分子有何特點呢？

學生回答：（A=TG=C）--------即：堿基互補配對原則。

教師總結：對了。由此還可以推導出（A+G）/（T+C）=1。

并且（A+T）/（G+C）的比值具有物種的特異性，也就是對不同種生物來說，其比值是不一樣的。

幾種生物（A+T）∶（C+G）的比值：

小麥：1.21；家雞：1.34；黃牛：1.36；果蠅：1.37；小鼠：1.39；豬：1.43；人：1.5；家蠶：1.59。

教師總結：①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側，構成基本骨架，堿基排列在內側。③兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，且堿基配對有一定的規(guī)律，（A一定與T配對，G一定與C配對）教師引導：DNA分子的這種雙螺旋結構從位置上看：主鏈在外（磷酸和脫氧核糖交替連接），側鏈在內（堿基對），形成了穩(wěn)定的空間結構；從成分上看主鏈穩(wěn)定，側鏈可變，側鏈成分的可變性導致了物種的差異性。

教師提問：DNA分子結構的特點與其結構的特性（穩(wěn)定性和多樣性的）是相聯(lián)系的。那么DNA分子都有哪些特性呢？

學生活動：分組討論。

教學目的：以閱讀、討論等形式引導學生分析問題，解決問題，能充分地發(fā)揮學生的主觀

能動性，培養(yǎng)學生語言表達能力和思維能力。

教師總結：①穩(wěn)定性：主鏈在外（磷酸和脫氧核糖交替連接），側鏈在內（堿基對），形成了穩(wěn)定的空間結構。

②多樣性：DNA分子中堿基相互配對的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對的排

列順序是千變萬化的。這就構成DNA分子的多樣性。

③特異性：每個特定的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成了DNA分子自身嚴格的特異性。

教師導入：DNA分子不僅具有一定的結構，還有相應的功能，下面我們來進一步學習DNA

復制方面的內容。

首先，閱讀教科書11頁的相關內容。

教師導入：閱讀完之后，我們來了解幾個與DNA復制有關的兩個經典實驗。

一、梅賽爾—斯特爾在1958年用大腸桿菌所做的實驗（課件展示過程）

學生活動：觀看課件、聯(lián)系課文、分組討論、總結知識。

教師提問：新合成的DNA分子中有一半是舊鏈，另一半是新鏈。這個現(xiàn)象說明DNA分子是如何復制的呢？是否是像洗相片似的，有一張底片就可以洗出許多相片來？

學生回答：不相同。

教師提問：為什么你認為是不同的呢？

學生回答：因為DNA分子的復制結果并沒有形成一個完整的、新的DNA分子。而是形成了一半新一半舊的兩個DNA分子。

教師提問：那么，在細胞核內的雙鏈DNA分子在開始復制的時候可能是什么狀態(tài)？是單鏈還是雙鏈？

學生回答：可能是單鏈。

教師提問：從螺旋型的雙鏈結構轉變?yōu)閱捂溄Y構，必須先怎樣變化？

學生回答：解開螺旋。

教學目的：通過層層設問，引導學生們建立“解旋、復制、新舊鏈形成新的DNA分子”的DNA分子的復制過程觀念。

教師引導：下面我們在來看另一個經典的實驗。

二、美國生物化學家康貝格的實驗（課件展示過程）

學生活動：觀看課件、分組討論、總結知識。

教師提問：試管中事先放入的四種脫氧核苷酸是做什么用的？

學生回答：用作合成的原料。

教師提問：試管中加入DNA聚合酶起什么作用？

學生回答：催化化學反應。

教師提問：這個反應是什么樣的反應？

學生回答：是個合成反應。

教師提問：試管中加入適量的ATP起什么作用？

學生回答：為合成反應供能。

教師提問：從實驗結果看，合成出的新DNA分子的堿基序列與誰的堿基序列相同？康貝格在試管中放入的少量單鍵DNA在DNA復制的過程中起什么作用？

學生回答：少量的單鏈DNA是做模板用的。

教學目的：讓學生更明確理解DNA復制的條件。

教師提問：在活細胞中，DNA分子在什么時間復制？

教師提示：（在體細胞中，染色體是在什么時間復制的？在原始的生殖細胞中，染色體是在

什么時間復制的）

學生回答：在體細胞中，DNA是在細胞分裂間期復制。在原始的生殖細胞中，DNA是在細胞減數分裂之前復制的。

教師引導：那我們一起總結一下。

“DNA復制”應當如何表述呢？

學生回答：以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程。

教師引導：①DNA復制一般發(fā)生在什么時候？

②DNA復制的大致過程如何？

③DNA復制需要哪些條件？

④DNA復制的方式上有什么特點？

⑤DNA的分子結構為DNA分子復制提供了什么樣的分子基礎？或一般情況下，為什么DNA復制能準確無誤地完成？

教師總結：①細胞有絲分裂的間期和減數第一次分裂的間期。（隨染色體的復制而完成的）

②邊解旋邊復制：解旋—合成子鏈—形成子代DNA。

③模板、原料、能量、酶。

④半保留復制。

⑤DNA分子獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板。

通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確的進行。

教師提問：DNA分子復制的生物學意義？

學生回答：DNA分子通過復制，使遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。

課后回顧：這節(jié)課，我們學習了DNA分子的結構和復制。我們再回顧開始時目的。DNA有什么結構能和其功能相適應呢？

作為遺傳物質，應有的特點是：

1、能夠指導蛋白質的合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝。

2、具有貯存巨大數量遺傳信息的潛在能力-------------（多樣性）

3、結構比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，

而且突變以后還能繼續(xù)復制，遺傳給后代。-----------（穩(wěn)定性、可變性）

4、在細胞生長和繁殖的過程中能精確的復制自己。-------（連續(xù)性）3、課后小結：這節(jié)課通過學習DNA的化學組成、空間結構和DNA分子復制等方面的知識，使我們對于作為遺傳物質DNA的特點和功能有了更深的理解，這些都是我們今后學習有關基因控制蛋白質的合成、基因突變等知識的基礎。4、隨堂練習：

1、根據堿基互補配對原則，在A≠G時，雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是（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標記細菌中的DNA，然后又將普遍的14N來供給這種細菌，于是該細菌便用14N來合成DNA，假設細菌連續(xù)分裂三次產生了八個新個體，它們DNA中的含14N的鏈與15N的鏈的比例是（A）

A、7：1B、2：1C、1：1D、3：1

3、某DNA分子共有Q個堿基，其中胞嘧啶M個，則復制N次，需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為（）

A、（Q-2M）（2N-1）/2B、（Q-2M）/2C、（Q-2M）ND、2M2N5、板書：一、DNA的結構

1、DNA的化學組成：

基本單位：脫氧核苷酸

磷酸

堿基

脫氧核糖

G：鳥嘌呤

C：胞嘧啶

T：胸腺嘧啶

2、DNA的空間結構：

特點：1、

2、

3、

3、DNA分子特點：

穩(wěn)定性：

多樣性：

特異性：

二、DNA的復制：

1、概念：

2、場所：

3、時間：

4、過程：

5、條件：

6、特點：

7、精確復制原因：

8、意義：

第3節(jié)(學案)　DNA的復制

學習導航

1.學習目標

（1）概述DNA分子的復制方式：半保留復制。

（2）說出DNA半保留復制的實驗證據：利用同位素示蹤技術證明DNA的復制是半保留復制。

（3）概述DNA復制的模板、原料、條件、過程和復制的時間。

①DNA復制的模板：以解開的DNA的兩條單鏈分別作為模板。

②DNA復制的原料：四種脫氧核苷酸是DNA復制的原料。

③DNA復制的條件：DNA復制需要模板、原料、能量和酶等基本條件。

④DNA復制的過程：邊解旋邊復制。

⑤DNA分子復制的時間：有絲分裂的間期和減數分裂第一次分裂的間期。

（4）闡明DNA復制的意義：將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了遺傳信息的連續(xù)性。

2.學習建議

本節(jié)的學習重點是DNA分子的復制過程。在掌握DNA分子結構的基礎上，認真分析DNA半保留復制的實驗，進一步掌握DNA分子的半保留復制方式，明確DNA復制的條件是模板、原料、能量和酶。

結合DNA雙螺旋結構模式圖，掌握DNA邊解旋邊復制的過程，即親代的DNA在解旋酶的作用下，把兩條螺旋的雙鏈解開，形成兩條單鏈，解旋酶的主要作用是斷開堿基對之間的氫鍵。以解開的兩條母鏈作模板，按照堿基互補配對的原則，以周圍環(huán)境中的脫氧核苷酸為原料，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。合成的每個DNA分子中由一條母鏈和一條子鏈構成，這種復制方式稱為半保留復制。

自我測評

一、選擇題

1.現(xiàn)有一待測核酸樣品，經檢測后，對堿基個數統(tǒng)計和計算得到下列結果：

（A＋T）/（G＋C）＝1，（A＋G）/（T＋C）＝1。根據此結果，該樣品（?。?。

A.無法被確定是脫氧核糖核酸還是核糖核酸

B.可被確定為雙鏈DNA

C.無法被確定是單鏈DNA還是雙鏈DNA

D.可被確定為單鏈DNA

2.DNA分子在細胞的什么時期自我復制？（　）

A.有絲分裂前期或減數第一次分裂前期

B.有絲分裂中期或減數第一次分裂中期

C.有絲分裂后期或減數第一次分裂后期

D.有絲分裂間期或減數第一次分裂前的間期

3.DNA復制需要（?。?。

A.能量B.酶和模板C.脫氧核苷酸D.包括上述三項

4.具有100個堿基對的1個DNA分子區(qū)段，內含40個胸腺嘧啶，如果連續(xù)復制兩次，則需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸（　）。

A.60個B.80個C.120個D.180個

5.下列有關DNA分子復制的敘述中，錯誤的是（　）。

A.復制發(fā)生在細胞分裂間期B.邊解旋邊復制

C.復制需要氨基酸和酶D.復制遵循堿基互補配對原則

6.某DNA分子有2000個脫氧核苷酸，已知它的一條單鏈上堿基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若該分子復制一次，則需要腺嘌呤脫氧核酸的數量是（?。?。

A.200個B.300個C.400個D.800個

7.DNA分子的半保留復制方式使（　）。

A.分子結構具有相對穩(wěn)定性

B.能精確進行自我復制，保證代與代之間的連續(xù)性

C.能夠精確地指導蛋白質合成

D.產生可遺傳變異的機會

8.生物體內各組織的細胞所含的遺傳物質均相同，根本原因是（?。?。

A.全部細胞均來源于同一個細胞B.體細胞分裂時同源染色體分離

C.DNA復制和染色單體分離　D.染色體加倍

9.某DNA分子的一條單鏈中(A+G)/(T+C)=0.4，上述比例在其互補單鏈中和整個DNA分子中分別是（?。?/p>

A.0.4和0.4B.0.4和0.6C.0.6和1.0D.2.5和1.0

10.一個雙鏈DNA分子為第一代，經過3次自我復制，在第四代DNA分子中，有幾條第一代脫氧核苷酸的長鏈?()

A.2B.4C.8D.16

11.下列有關雙鏈DNA的敘述中，錯誤的是（?。?。

A.若一條鏈上A和T的數目相等，則另一條鏈上的A和T數目也相等

B.若一條鏈上A的數目大于T，則另一條鏈上A的數目小于T

C.若一條鏈上的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，則另一條鏈也是A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4

D.若一條鏈上的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，則另一條鏈為A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3

12.下列有關DNA復制過程的敘述中，正確的順序是（?。?。

①互補堿基對之間氫鍵斷裂②互補堿基對之間氫鍵合成

③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④以解旋后的母鏈為模板進行堿基互補配對

⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋結構

A.①③④②⑤B.③①⑤④②

C.①④②⑤③D.③①④②⑤

二、非選擇題

13.康貝格(Kornberg)曾以噬菌體為引子，用四種脫氧核苷酸為原料，加入適量ATP和DNA聚合酶，在試管中把游離的脫氧核苷酸合成了噬菌體DNA，這種半人工合成的DNA也能夠在寄主(細菌)體內繁殖。請據此回答下面的問題。

(1)該實驗說明的問題是　。

(2)加入ATP的目的是　，說明該過程是。

(3)加入DNA聚合酶的目的是。

(4)若DNA是在細菌細胞內合成，則其場所是?。蝗粼谡婢毎麅群铣桑鋱鏊赡苁?br> ??；若在高等植物葉肉細胞內合成，其場所又可能是　。

14.在試管中合成DNA的實驗過程是：先把含高能磷酸基團的化合物和四種脫氧核苷酸放入一支試管中，還要加入從某種生物體內提取的DNA聚合酶等酶系，最后放入一點帶15N標記的DNA分子。根據下述實驗結果，回答問題。

(1)生化分析得知，新合成的DNA分子中，A＝T、G＝C，這個事實說明DNA的合成遵循：

　。

(2)新合成的DNA分子中，（A+T）／（G+C）的比率與15N標記DNA的一樣，這說明新DNA分子是

　。

(3)生化分析可知，新合成的DNA分子中，帶有15N標記的DNA約占總量的50％，這個事實說明：

。

15.含有32P或31P的磷酸，兩者化學性質幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，但32P比31P質量大?，F(xiàn)將某哺乳動物的細胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數代后得到G0代細胞。然后將G0代細胞移至含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經過第1、2次細胞分裂后，分別得到G1、G2代細胞。再從G0、G1、G2代細胞中提取出DNA，經密度梯度離心后得到結果如下圖。由于DNA分子質量不同，因此在離心管內的分布不同。若①、②、③分別表示輕、中、重三種DNA分子的位置，如右圖所示。請回答：

(1)G0、G1、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：

G0??；G1?。籊2。

(2)G2代在①、②、③三條帶中DNA數的比例是　。

(3)圖中①、②兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：條帶①，條帶②。

(4)上述實驗結果證明DNA的復制方式是。DNA的自我復制能使生物的保持相對穩(wěn)定。

參考答案

一、選擇題

1.C　2.D　3.D　4.D　5.C　6.A　7.B　8.C　9.D　10.A　11.C　12.D

二、非選擇題

13.（1）在一定條件下，DNA具有自我復制的功能

（2）為DNA復制提供能量一個耗能過程

（3）促進DNA新鏈的合成

（4）原核細胞的核區(qū)　細胞核、線粒體　細胞核、線粒體、葉綠體

14.（1）堿基互補配對原則（2）以標記DNA為模板復制出來的

（3）DNA復制是半保留復制

15.（1）A　B　D（2）0∶1∶1（3）31P　31P和32P

（4）半保留復制遺傳物質（信息）