DNA的结构和复制

一、教学目标：1、知识目标
　　 （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。
　　2、能力目标：
　　 （1）、培养学生自学能力：在自学中去领悟知识，去发现问题和解决问题。（2）、通过观察dna结构模型提高观察能力、分析和理解能力。
    3、情感目标：   培养学生树立结构和功能相统一的观点。二、教学重点、难点：1、dna分子的结构。2、dna分子的复制。解决方法：（1）充分发挥多媒体的独特功能，把dna的化学结构、空间结构和dna的复制过程等重难点知识编制成多媒体课件。将这些很难理解掌握的重点、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）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。三、教学方法：观察法、讨论法、讲述法、问题引导法。四、教学过程：1、 导    入：教师提问：上节课我们学习的“肺炎双球菌转化实验”“噬菌体侵染细菌实验”等实验说 明了什么？ 学生回答：dna是遗传物质。 教师引导：很好，我们也知道生物的结构和功能是相统一的。那么，dna分子又应该有怎样的结构和其功能相统一呢？我们就一起来学习一下本节课的内容。 2、 讲    述： 教师讲述：1953年，沃森和克里克提出了著名的dna双螺旋结构模型，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，先来回忆一下dna的化学组成。教师提问：学生阅读教材第8－9页，仔细观看图6-6的基本单位图。然后回答下列问题：              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？学生活动：阅读、讨论、回答问题。 教师总结：①组成dna的基本单位是脱氧核苷酸，它由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成。　　      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（t）；所以，脱氧核苷酸有四种：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。     教师提问：观看教材第8页，图6-5回答“dna的每一条链是如何组成的？”学生回答：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。教学目的：(在层层设疑、释疑的基础上，帮助学生搭建有关dna分子结构的知识体系。)展示模型：教师引导：下面我们来观察一下dna分子的结构模型。 dna分子不仅具有一定的化学结构，还具有其特殊的空间结构。教师提问：观察模型，讨论一下dna的结构上有什么特点。引导学生观察在dna双螺旋结构模型中，一条链中的嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数有何关系？对应关系如何？ 学生活动：观察模型，分组讨论。总结特点。教师引导：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？　　           答：  这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，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。　　           设问二：为什么只能是a—t、g—c，不能是a—c，g—t呢？　           　答：  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。

教师引导：那么，若从碱基数量的角度看，双链dna分子有何特点呢？学生回答：  （a=t   g=c）--------即：碱基互补配对原则。教师总结：对了。由此还可以推导出（a+g）/（t+c）=1。并且（a+t）/（g+c）的比值具有物种的特异性，也就是对不同种生物来说，其比值是不一样的。几种生物（a+t） （c+g）的比值：小麦：1.21；家鸡：1.34；黄牛：1.36；果蝇：1.37；小鼠：1.39；猪：1.43；人：1.5；家蚕：1.59。教师总结：①两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 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。 ③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律，（a一定与t配对，g一定与c配对） 教师引导：dna分子的这种双螺旋结构从位置上看：主链在外（磷酸和脱氧核糖交替连接），侧链在内（碱基对），形成了稳定的空间结构；从成分上看主链稳定，侧链可变，侧链成分的可变性导致了物种的差异性。教师提问：dna分子结构的特点与其结构的特性（稳定性和多样性的）是相联系的。那么dna分子都有哪些特性呢？学生活动：分组讨论。教学目的：以阅读、讨论等形式引导学生分析问题，解决问题，能充分地发挥学生的主观能动性，培养学生语言表达能力和思维能力。教师总结：①稳定性：主链在外（磷酸和脱氧核糖交替连接），侧链在内（碱基对），形成了稳定的空间结构。　　           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。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。教师导入：dna分子不仅具有一定的结构，还有相应的功能，下面我们来进一步学习dna复制方面的内容。首先，阅读教科书11页的相关内容。教师导入：阅读完之后，我们来了解几个与dna复制有关的两个经典实验。         一、梅赛尔—斯特尔在1958年用大肠杆菌所做的实验（课件展示过程）学生活动：观看课件、联系课文、分组讨论、总结知识。教师提问：新合成的dna分子中有一半是旧链，另一半是新链。这个现象说明dna分子是如何复制的呢？是否是像洗相片似的，有一张底片就可以洗出许多相片来？学生回答：不相同。教师提问：为什么你认为是不同的呢？学生回答：因为dna分子的复制结果并没有形成一个完整的、新的dna分子。而是形成了一半新一半旧的两个dna分子。教师提问：那么，在细胞核内的双链dna分子在开始复制的时候可能是什么状态？是单链还是双链？学生回答：可能是单链。教师提问：从螺旋型的双链结构转变为单链结构，必须先怎样变化？学生回答：解开螺旋。教学目的：通过层层设问，引导学生们建立“解旋、复制、新旧链形成新的dna分子”的dna分子的复制过程观念。教师引导：下面我们在来看另一个经典的实验。             二、美国生物化学家康贝格的实验（课件展示过程）学生活动：观看课件、分组讨论、总结知识。教师提问：试管中事先放入的四种脱氧核苷酸是做什么用的？学生回答：用作合成的原料。教师提问：试管中加入dna聚合酶起什么作用？学生回答：催化化学反应。教师提问：这个反应是什么样的反应？学生回答：是个合成反应。教师提问：试管中加入适量的atp起什么作用？学生回答：为合成反应供能。教师提问：从实验结果看，合成出的新dna分子的碱基序列与谁的碱基序列相同？康贝格在试管中放入的少量单键dna在dna复制的过程中起什么作用？学生回答：少量的单链dna是做模板用的。教学目的：让学生更明确理解dna复制的条件。教师提问：在活细胞中，dna分子在什么时间复制？教师提示：（在体细胞中，染色体是在什么时间复制的？在原始的生殖细胞中，染色体是在什么时间复制的）学生回答：在体细胞中，dna是在细胞分裂间期复制。在原始的生殖细胞中，dna是在细胞减数分裂之前复制的。教师引导：那我们一起总结一下。          “dna复制”应当如何表述呢？学生回答：以亲代dna分子为模板合成子代dna的过程。教师引导：①dna复制一般发生在什么时候？②dna复制的大致过程如何？③dna复制需要哪些条件？④dna复制的方式上有什么特点？⑤dna的分子结构为dna分子复制提供了什么样的分子基础？或一般情况下，为什么dna复制能准确无误地完成？教师总结： ①细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。（随染色体的复制而完成的）               ②边解旋边复制：解旋—合成子链—形成子代dna。③模板、原料、能量、酶。④半保留复制。⑤dna分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。                 通过碱基互补配对，保证了复制能够准确的进行。教师提问：dna分子复制的生物学意义？学生回答：dna分子通过复制，使遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。    课后回顾：这节课，我们学习了dna分子的结构和复制。我们再回顾开始时目的。dna有什么结构能和其功能相适应呢？作为遗传物质，应有的特点是：1、  能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢。2、  具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力-------------（多样性）3、  结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，遗传给后代。-----------（稳定性、可变性）               4、在细胞生长和繁殖的过程中能精确的复制自己。-------（连续性）3、课后小结： 这节课通过学习dna的化学组成、空间结构和dna分子复制等方面的知识，使我们对于作为遗传物质dna的特点和功能有了更深的理解，这些都是我们今后学习有关基因控制蛋白质的合成、基因突变等知识的基础。     4、随堂练习：   1、根据碱基互补配对原则，在a g时，双链dna分子中，下列四个式子中正确的是（ c   ）      a . ( a + t ): ( g + c ) = 1        b . ( a + c ): ( g + c ) =  1      c . ( a + g ): ( t + c ) = 1        d . ( a + c ): ( g + t ) 1   2、有15n标记细菌中的dna，然后又将普遍的14n来供给这种细菌，于是该细菌便用14n来合成dna，假设细菌连续分裂三次产生了八个新个体，它们dna中的含14n的链与15n的链的比例是（   a   ）a、7：1        b、2：1        c、1：1          d、3：1    3、某dna分子共有q个碱基，其中胞嘧啶m个，则复制n次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（       ）      a、（q-2m）（2n-1）/2      b、（q-2m）/2      c、（q-2m）n       d、  2m2n5、板   书：一、 dna的结构1、dna的化学组成：            基本单位：脱氧核苷酸磷酸碱基脱氧核糖
                                            a :腺嘌呤

                g ：鸟嘌呤                                            c ：胞嘧啶

                  t ：胸腺嘧啶        2、dna的空间结构：             特点：1、                   2、                   3、        3、dna分子特点：              稳定性：              多样性：              特异性：二、dna的复制：1、概念：              2、场所：              3、时间：              4、过程：              5、条件：              6、特点：              7、精确复制原因：              8、意义：