第二節(jié)DNA 的結(jié)構(gòu)和 DNA 的復制一、教學目標1.知識目標：（1）概述 DNA 分子結(jié)構(gòu)的主要特點。（2）通過介紹 DNA 雙螺旋模型的建立過程，使學生了解現(xiàn)代遺傳學的研 究方法，強化對學生進行科學態(tài)度和方法的教育。（3）使學生理解 DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和 DNA 分子的復制過程，掌握運 用堿基互補配對原則分析問題的方法。（4）利用 DNA 的性質(zhì)進行實驗分析和實驗設計。2.能力目標：（1）在嘗試模擬制作基礎上，結(jié)合資料分析 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的科學 性，反思建模過程，體會建模的思想，提高建模能力。（2）通過 DNA 復制的學習，體會 DNA 半保留復制的方法。（3）通過建構(gòu) DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生的動手能力。3.情感、態(tài)度和價值觀目標：（1）交流課題研究中搜集的分子結(jié)構(gòu)模型建立過程的相關資料，體驗建立 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的艱辛與曲折，體驗科學家的奉獻精神，形成勇于創(chuàng)新的 科學態(tài)度與為科學獻身的精神。（2）認同人類對科學的認識是一個不斷深化不斷完善的過程。二、教學重點難點重點：（1）DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點的分析。（2）DNA 分子復制的條件、過程和特點。難點：（1）制作 DNA 結(jié)構(gòu)模型掌握 DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點.（2）DNA 分子復制的過程。三、教學方法1.可以根據(jù)學生的認知水平，充分挖掘教材內(nèi)容，把基礎知識與經(jīng)典實驗有 機結(jié)合在一起，建立一個自然流暢、邏輯清晰的教學過程。1 / 72.通過設置問題情境，引導學生在思索中學習新知識。3.以講述法、談話法為線索，引導學生自學教材，歸納知識，形成知識體系。 四、課前準備1.學生的學習準備：（1）搜集 J.D.沃森和 F.H.C.克里克建立 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的資料， 制作一個 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。（2）概述 DNA 復制的時間、過程、條件、分子基礎和特點，揭示 DNA 復 制的實質(zhì)。2.教師的教學準備：（1）DNA 分子結(jié)構(gòu)的教學，應充分運用相關的掛圖和模型，引導學生領悟 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本要點，以及 DNA 分子構(gòu)型的穩(wěn)定性、特異性和 多樣性。（2）組織學生搜集 J.D.沃森和 F.H.C.克里克建立 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 的資料，制作一個 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型，目的在于促使學生通過自主性 學習和研究活動拓展和引申有關 DNA 分子結(jié)構(gòu)方面的知識。（3）通過積極思維活動使學生對 DNA 的半保留復制有一定的認識，教師 可以設疑，并結(jié)合 DNA 的復制過程圖解進行強化理解。一個圖群是“DNA 分子 復制的示意圖”，教師可利用圖群上部分內(nèi)容概述 DNA 復制的場所、復制過程 及半保留復制特點，利用圖群下部分內(nèi)容解釋復制過程所需要的條件。（4）直觀教具DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，證明 DNA 分子半保留復制的實 驗的課件，按照“DNA 分子復制的示意圖”所做的課件。五、課時安排： 1 課時。六、教學過程（一）預習檢查、總結(jié)疑惑檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。 （二）情景導入、展示目標。教師：坐落于北京中關村高科技園區(qū)的 DNA 雕塑，以簡潔而獨特的雙螺旋 造型吸引著過往的行人，很少有誰注意到它的旋轉(zhuǎn)是順時針方向還是逆時針方 向。但同樣是一座以 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)為基礎設計的雕塑，卻因旋轉(zhuǎn)方向的問題，2 / 7曾引發(fā)一起北京世紀盛典文化藝術交流有限公司起訴北京大學的雕塑合同糾紛 案件。案件是由于 DNA 空間結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向問題引起的，那 DNA 到底有什么 樣的化學組成和空間結(jié)構(gòu)呢？自從認識到 DNA 是遺傳物質(zhì)以后，人們就開始了對它的深入研究，到 20 世紀 中期，人們已經(jīng)了解了 DNA 的化學組成。教師：請同學們回顧必修 1，組成 DNA 分子的基本組成單位是什么？ 學生：脫氧核糖核苷酸。教師：DNA 是人體的遺傳物質(zhì)，同一個人的不同細胞中 DNA 都是相同的， 不同人的 DNA 則是不同的，這些都與 DNA 的分子結(jié)構(gòu)有關。這節(jié)課就讓我們 共同來學習第2節(jié) DNA 的分子結(jié)構(gòu)。（課件展示）（三）合作探究、精講點撥。探究一回眸歷史 探究 DNA 的結(jié)構(gòu)閱讀課本 P59-P61 邊做邊學相關內(nèi)容，并結(jié)合圖 46 和圖 47，思考并小 組討論下列問題：問 1隨著商品防偽難度的增大和 DNA 有關知識的普及，近幾年來，許 多商家嘗試著用 DNA 作防偽標記。其原理是什么？【講述】DNA 分子的特異性，即每個 DNA 分子都有其特定的堿基對排列順 序。問 2孩子既像父親，又像母親，知道是什么原因嗎？【講述】父母的原始生殖細胞在進行減數(shù)分裂之前細胞內(nèi)的 DNA 都要經(jīng)過 復制，然后經(jīng)過減數(shù)分裂形成精子和卵細胞，精子和卵細胞通過受精作用形成受 精卵，受精卵通過有絲分裂產(chǎn)生子代。所以子代細胞中含有父母的 DNA，所以 表現(xiàn)的性狀和父母相似。問 3請同學們在桌子上的實驗材料中找出脫氧核糖核苷酸模型，看看你 能找到幾種類型，它們之間有什么區(qū)別？【講述】4 種類型，只在堿基上有區(qū)別，有 A、G、C、T 四種。問 4哪位同學能說一下四種脫氧核糖核苷酸的名稱？請學生拿起模型回 答。【講述】脫氧核糖核苷酸共有 4 種堿基，模 型中較長一些的代表的是腺嘌呤和鳥嘌呤兩種堿基，這是因為它們具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)，較短一些的是胞嘧啶和胸腺3 / 7嘧啶兩種堿基，二者是單環(huán)結(jié)構(gòu)。這 4 種類型的脫氧核糖核苷酸僅在堿基上有所 差別，所以我們可以根據(jù)堿基為其命名。問 5如果把脫氧核糖核苷酸和 RNA 的基本組成單位核糖核苷酸相比， 二者有什么區(qū)別呢？【講述】五碳糖不同（脫氧核糖和核糖）；堿基的差別：尿嘧啶與胸腺嘧啶 的區(qū)別。問 6回首沃森和克里克的成功給我們留下了哪些啟示呢？【講述】創(chuàng)新思維是成功者必備的素質(zhì)，要敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)；要善于吸收別 人的成果,博采眾家之長；要有合作探究的意識；要選擇科學的研究方法。問 7請同學們根據(jù)學案上的資料，分析模型和剛才的操作過程，分析總 結(jié)一下 DNA 分子的結(jié)構(gòu)特點?！局v述】首先是 DNA 分子含有兩條脫氧核糖核苷酸鏈，兩條鏈按照反向 平行方向并向右盤繞成雙螺旋。（螺旋直徑為 2.0nm，螺距為 3.4nm，每個螺距有 10 個堿基對，兩個相鄰堿基對平面的垂直距離為 0.34nm）結(jié)構(gòu)的外側(cè)是由脫氧核糖和磷酸通過磷酸二酯鍵交互連接而成的長鏈，構(gòu) 成 DNA 分子的骨架；堿基位于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，遵循堿基互補配對原則形成堿 基對，即 A 與 T 配對，G 與 C 配對，A 與 T 間二個氫鍵相連，G 與 C 間三個氫 鍵相連。問 8DNA 分子的特異性體現(xiàn)在哪些方面上？【講述】DNA 分子的特異性就體現(xiàn)在特定的堿基（對）排列順序中。 DNA 分子的特異性體現(xiàn)在三個方面： 多樣性：DNA 分子堿基對的排列順序千變 萬化。 特異性：特定的 DNA 分子具有特定的堿基排列順序。 遺傳信息： DNA 分子中的堿基對排列順序就代表了遺傳信息。探究二DNA 的復制閱讀課本 P63P64 的相關內(nèi)容，并結(jié)合圖圖 48 和圖 49，思考并小組 討論下列問題：問 9DNA 分子復制發(fā)生在什么時間?【講述】發(fā)生在無絲分裂之前或有絲分裂間期；在配子形成時則主要發(fā)生在 減數(shù)第一次分裂之前的間期。問 10“新”DNA 的形成過程怎么進行?4 / 7【講述】有以下三點:a.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，于是部分雙螺旋解旋為兩條平行雙鏈，此過 程叫解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。b.合成互補子鏈:以上述解開的兩條多脫氧核苷酸鏈為模板，在酶的作用下， 以周圍環(huán)境中游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，合成兩條與母 鏈互補的子鏈。c.子母鏈結(jié)合形成新 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互相盤繞成螺旋 結(jié)構(gòu)，解旋完即復制完，形成新的 DNA 分于，這樣一個 DNA 分子就形成兩個 完全相同的 DNA 分子。即邊解螺旋邊復制。問 11DNA 分子復制過程需要哪些條件?【講述】DNA 分子復制的條件有精確的模板、原料、能量和酶等基本條件。 復制的方式是半保留復制，即新 DNA 分子中都保留了原來 DNA 分子的條鏈。問 12什么叫解旋？解旋的目的是什么？【講述】在 ATP 供能、解旋酶的作用下，DNA 分子兩條脫氧核苷酸鏈配對 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。解旋的目的就 是為復制提供準確模板。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。問 13什么叫“子鏈”？復制一次能形成幾條子鏈？【講述】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 的一條鏈稱為子鏈。一條母鏈復制一次能形成一條子鏈。問 14DNA 的復制是否就像洗照片似的，有一張底片就可以洗出許多照 片來？【講述】不是，與洗照片不同。因為 DNA 分子的復制結(jié)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。問 15復制的 DNA 如何保證準確呢？5 / 7【講述】DNA 具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復制提供模板堿基具有互補配 對的能力，能夠使復制準確無誤。問 16研究 DNA 復制常用的方法是什么？【講述】研究 DNA 復制的常用方法同位素標記法和離心法，常標記 3H、15N、32P，通過離心在試管中形成不同位置。問 17DNA 復制能否在體外進行？需要什么樣的條件？【講述】能進行。 體外也可進行，即 PCR 擴增技術，除滿足一般條件外，還應注意溫度、pH 的控制及引物的加入。影響細胞呼吸（ATP 供給）的所有因素都可能影響 DNA 復制。 七、板書設計第二節(jié)DNA 的結(jié)構(gòu)和 DNA 的復制一、回眸歷史“解開 DNA 結(jié)構(gòu)之迷”二、DNA 的結(jié)構(gòu)1.構(gòu)成 DNA 分子的基本單位脫氧核糖核苷酸2.脫氧核苷酸間通過脫水縮合連在一起形成多核苷酸鏈3.DNA 分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)4.制作 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型三、DNA 分子的復制1.概念：2.發(fā)生時間：3.復制的條件：4.復制的過程5.DNA 復制的生物學意義八、教學反思本節(jié)能力目標定位于培養(yǎng)學生自主學習的能力：在自學中領悟知識，去發(fā)現(xiàn) 問題和解決問題。培養(yǎng)分析和理解能力及創(chuàng)造性思維的能力，通過探索求知、分 析圖解（這節(jié)內(nèi)容的流程圖解較多）、討論交流激發(fā)獨立思考、主動獲取新知識 的能力。培養(yǎng)合作學習的能力，通過小組內(nèi)與小組間的合作使知識從深度要求達 到廣度要求。在較好地實現(xiàn)了設定的教學目標的基礎上，培養(yǎng)了學生的探究精神6 / 7和創(chuàng)造性思維。7 / 7