《DNA分子的结构》教案及反思.docx
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1、DNA分子的结构教案及反思DNA的分子结构 生物:3.1.2DNA的分子结构例题与探究(中图版必修2)典题精讲例1DNA分子多样性的缘由是()A.DNA是由4种脱氧核苷酸组成的B.DNA的相对分子质量很大C.DNA具有规则的双螺旋结构D.DNA的碱基对有许多种不同的排列依次思路解析:组成DNA分子的碱基虽然只有4种,但是碱基对的排列依次却是千变万化的,这就构成了DNA分子的多样性。答案:D绿色通道:DNA分子的多样性,同时也确定了DNA分子的特异性。变式训练下图所示为DNA分子平面结构图,细致读图后完成下列问题:(1)写出图中各编号的中文名称:_,_,_,_,_,_,_,_,_。(2)图中共有
2、脱氧核苷酸_个,碱基_对。(3)图中部分由_个脱氧核苷酸化合而成。一个脱氧核苷酸由一分子_、一分子_、一分子_构成。思路解析:该题考查学生对DNA双螺旋结构模型学问的理解。由于DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构,脱氧核糖与磷酸交替排列的依次稳定不变;DNA内部的碱基靠氢键连接起来形成碱基对,且严格遵循碱基互补配对原则。每个脱氧核苷酸是由一分子的磷酸、一分子的脱氧核糖和一分子的含氮碱基组成的。答案:(1)磷酸脱氧核糖胞嘧啶胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶氢键()84()8磷酸脱氧核糖含氮碱基例2在DNA双螺旋链中,已查明某一脱氧核苷酸对中有一个胸腺嘧啶,则该脱氧核苷酸
3、对中还有()A.一个磷酸、一个脱氧核糖和一个鸟嘌呤B.两个磷酸、两个脱氧核糖和两个腺嘌呤C.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个腺嘌呤D.三个磷酸、三个脱氧核糖和三个鸟嘌呤思路解析:一个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成,因为组成脱氧核苷酸的含氮碱基只有A、T、C、G四种,所以脱氧核苷酸只有四种。在组成DNA的双螺旋结构时,两个脱氧核苷酸分子的碱基通过氢键,根据碱基互补配对原则(A与T配对,G与C配对)形成脱氧核苷酸时,依题意画出DNA双螺旋链的局部图:不难得出正确答案。答案:C绿色通道:此题要求学生驾驭脱氧核苷酸的化学组成和碱基互补配对原则,并用它分析DNA的双螺旋结构,考
4、查应用实力。变式训练DNA分子的基本骨架是()A.磷脂双分子层B.规则双螺旋结构C.脱氧核糖和磷酸交替连接D.碱基的连接思路解析:组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸,而每个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成的。DNA分子是由两条具有反向平行关系的子链螺旋而成的,在链的外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的,构成DNA分子的基本骨架。答案:C例3某生物碱基的组成是嘌呤碱基占58%,嘧啶碱基占42%,此生物不行能是()A.T4噬菌体B.细菌C.烟草花叶病毒D.酵母菌和人思路解析:细菌、酵母菌和人的细胞中既有DNA也有RNA,因为RNA是单链,所以不满意嘌呤碱基和嘧啶碱基之和
5、相等。烟草花叶病毒只有RNA,符合条件。T4噬菌体只有DNA。答案:A黑色陷阱:对核酸中碱基组成的理解不够,对DNA双螺旋结构中碱基互补配对的原则未驾驭,对不同生物含有的核酸种类不明确,都是错答此题的缘由。变式训练1全部病毒的遗传物质()A.都是DNAB.都是RNAC.是DNA和RNAD.是DNA或RNA思路解析:病毒是由蛋白质和核酸组成的,核酸只有一种,要么是DNA,要么是RNA。答案:D变式训练2大豆根尖细胞所含的核酸中,含有碱基A、G、C、T的核苷酸种类数共有()A.8种B.7种C.5种D.4种思路解析:大豆根尖细胞中含有DNA、RNA,A、T、C、G参加4种脱氧核苷酸、3种核糖核苷酸的
6、构成。答案:B问题探究问题1DNA的空间结构是怎样的?导思:从外观上看,DNA是由两条平行的脱氧核苷酸长链回旋成规则的双螺旋结构。外侧(像楼梯“扶手”)是脱氧核糖和磷酸交替连接,构成基本骨架,内侧由碱基对(像楼梯“台阶”或谓横档)将两条链连接起来。探究:DNA分子的空间结构:(1)DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行的方式回旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧构成骨架;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,A与T配对,G与C配对,碱基之间的这种一一对应的关系,叫做碱基互补配对原则。问题2碱基互补配对原则的意义是什么?导思:DNA
7、骨架之间的碱基连接是有肯定规则的,只能是嘌呤碱基与嘧啶碱基配对。换句话说,嘌呤与嘌呤之间,嘧啶与嘧啶之间均不能配对。详细是:腺嘌呤(A)肯定与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)肯定与胞嘧啶(C)配对,这就是碱基互补配对原则。探究:(1)由于碱基互补配对原则,使四种脱氧核苷酸组成的DNA分子在结构上具有稳定性。(2)由于碱基互补配对原则,确保了DNA的自我复制能够精确无误地完成。 DNA分子的结构和复制 教学设计方案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
8、复制过程。3教学疑点DNA分子中只能是AT、CG配对吗?能不能AC、GT配对?为什么?4解决方法(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、难点学问编制成多媒体课件。将这些较难理解的重、难点学问变静为动、变抽象为形象,转化为易于汲取的学问。(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相识。(3)通过探讨沟通、通过提高学生的识图实力、思维实力,通过协作适当的练习,将学问化难为易。(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AT、CG配对。2课时。第一课时(一)引言:我们经过学习,已经知道DN
9、A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1DNA的结构1953年,沃森和克里克提出了闻名的DNA双螺旋模型,为合理地说明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78页,看懂图64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:组成DNA的基本单位是什么?每个基本单位由哪三部分组成?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,老师点拨: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
10、和一个含氮碱基组成。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:两条长链按反向平行方式回旋成双螺旋结构(简要说明“反向”,一条链是5535,另一条链是3555,不宜过深)。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。碱基互补配对原则:两条链上的碱基通过氢键(老师对“氢键”要进
11、行必要的说明)连接成碱基对,且碱基配对有肯定的规律:AT、GC(A肯定与T配对,G肯定与C配对)。可见,DNA一条链上的碱基排列依次确定了,依据碱基互补配对原则,另一条链上的碱基排列依次也就确定了(可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则)。老师设问,学生思索后,由老师回答: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AT、GC,不能是AC,GT呢?这是由于A与T通过两个氢键相连,G与
12、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()A9B18C32%D36答案:C(为巩固DNA立体结构的有关学问,加深对DNA分子结构特点的理解,此时应让学生做试验十二、制作DNA双螺旋结构模型,试验的材料及一些基本步骤可在上课前打算好,老师示范,限制好上课的时间)。(3)DNA的特性师生共同活动,学生探讨和老师点拨相结合。稳定性:DNA分子两条长链上的脱氧核糖与Pi交替排列的依次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。多样性:DNA
13、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依次是千变万化的。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。事实上构成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。特异性:每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列依次,这种特定的碱基排列依次就构成了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回旋成双螺旋结构,两条链上的碱基根据碱基互补配对原则,
14、即AT、GC,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。多样性产生的缘由主要是碱基对的排列依次千变万化,4种脱氧核苷酸排列的特定依次,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依据碱基互补配对原则,在AG时,双链DNA分子中,下列四个式子中正确的是()ABCD答案:选B3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()A0.4和0.6B2.5和0.4C0.6和1.0D2.5和1.0答案:D(四)板书设计其次课时(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
15、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:2DNA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)“精确”复制的原理DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制供应模板;碱基具有互补配对的实力,能够使复制精确无误。(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:什么叫解旋?解旋的目的是什么?什么叫“子链”?复制一次能形成几条子链?简述“子链”形成的过程。让学生充分
16、回答上述问题后,老师强调:复制的过程大致可归纳为如下三点:解旋供应精确模板: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)。合成互补子链:以上述解开的每一段母链为模板,以四周环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料,根据碱基互补配对原则,在有关酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。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长,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
17、子。(4)DNA复制的特点讲解并描述:DNA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。DNA复制严格遵守碱基互补配对原则精确复制。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复制的必需条件讲解并描述:DNA复制时必需条件是亲代DNA的两条母链供应精确模板、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
18、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,使种族得以持续。(三)小结:1通过学习DNA的结构和复制,必需驾驭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
19、氧核苷酸的数目是()A1200个B400个C600个D1500个2课本第10页复习题一、二。(五)板书设计 第2节DNA分子的结构 第2节DNA分子的结构 教学目的 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。3.通过学习DNA分子的结构,培育学生的空间想象实力。4.通过制作DNA双螺旋结构模型,培育学生的创新实力和动手操作实力。5通过“设同争论补充结论”的教学模式,充分发挥学生的主体作用。 教学重点 DNA分子的结构和复制。教学难点DNA分子的结构特点和DNA分子的复制过程。 教学用具 1.DNA双螺旋结构模型。2.DNA分子复制过程图解。3.自制的幻灯胶片。 教学方法
20、 探究与讲解并描述相结合。 教材分析 本节内容用两课时。第一课时讲DNA分子的结构,其次课时讲DNA分子的复制。利用两课时之间的课余时间让学生自制DNA双螺旋结构模型。为了能使学生制作胜利,在第一课时多用些时间,适当补充些有关DNA的生化学问,让学生很好地驾驭DNA“双链、螺旋,平行,反向,配对”的空间结构,为其次节DNA分子的复制的学习打下基础。 板书 教学过程 二、DNA分子的结构和复制核苷酸含N碱基(CHON)戊糖(C、H、0)磷酸(H、0、P)(一)DNA分子的结构1构成DNA分子的基本单元脱氧核糖核酸2脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起形成多核苷酸链A-脱氧核糖-磷酸T-脱氧核糖-磷酸
21、C-脱氧核糖-磷酸G-脱氧核糖-磷酸磷|脱A磷脱T磷脱C磷脱G3.DNA分子由两条平行且反向的多核苷酸链构成A十GT十C4.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构脱氧核苷酸的排列依次千变万化(多样性)双链平行且反向碱基互补配对(特异性)双链螺旋结构极性反向平行碱基互补配对排列依次无穷(二)制作DNA双螺旋结构模型存在问题:1.碱基间距不一2.双键不平行3.外侧链不反向4.螺旋周期不足或多于10个核苷酸应当留意:1.选材相宜2.嘌呤碱基AG和嘧啶碱基CT的区分。3.外侧脱磷脱磷链的平行和反向。4.螺旋周期。5.氢键的连接。第一课时引言:我们已经学习了DNA是主要的遗传物质及DNA作为遗传物质的证
22、据。同学们已经知道:DNA在生物传种接代、生命持续中的重要作用。不知有没有想过:提问:为什么DNA在生命活动中的作用如此重要?(生甲:与DNA结构严谨有关;生乙:与DNA可以复制有关。)老师小结:同学们回答得很好!DNA能在遗传中起重要作用与它的结构和功能特点有亲密的关系。那么,DNA结构如何?怎样进行复制呢?在学习之前,我们还是来回忆一下“生命的物质基础”中的有关学问。提问:核酸有几种?回答:核酸有两种:核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA。提问:核酸是由哪些元素组成的?回答:核酸是由C、H、0、N、P五种元素组成的。提问:构成核酸的基本单位是什么?回答:是核苷酸。讲解并描述:核苷酸有两大类:
23、一类是构成RNA的基本单位:核核苷酸;另一类是构成DNA的基本单位:脱氧核糖核苷酸。提问:在粗提取DNA的试验中,DNA哪一个重要特性是在试验中应引起留意的?(回答:极易吸附于玻璃上因而不能用玻璃试管。)提问:RNA与DNA有何区分?(学生探讨:略)老师小结:出示幻灯片,附表于后。讲解并描述:1953年英国科学家克里克和美国科学家沃森共同提出了DNA的双螺旋结构。1.构成DNA分子的基本单位脱氧核糖核苷酸。(出示幻灯片)讲解并描述:戊糖的其次号碳原子脱去了一个氧原子,故为脱氧核糖;含N碱基与脱氧核糖的第一号碳原子间脱去一个水分子连在一起构成一分子核苷;磷酸分子与脱氧核糖的第五号碳原子间脱去一个
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