遗传的物质基础二 DNA分子的结构和复制

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）培养观察能力、分析理解能力：通过观察DNA结构模型及制作DNA双螺旋结构模型来提高观察能力、分析和理解能力。
（3）培养创造性思维的能力：通过探索求知、制作模型、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。
3．情感目标
通过DNA的结构和复制的学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。

【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。

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 _{500)this.style.width=500;" >} 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． _{500)this.style.width=500;" >} B． _{500)this.style.width=500;" >}

C． _{500)this.style.width=500;" >} D． _{500)this.style.width=500;" >}

答案：选B

3．分析一个DNA分子时，其一条链上 _{500)this.style.width=500;" >} 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0.6B．2.5和0.4

C．0.6和1.0D．2.5和1.0

答案：D

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