1、本作品版权由张运安老师所有,授权予北京校园之星科技有限公司，任何机构或个人均不得擅自复制、传播。本公司热忱欢迎广大一线教师加入我们的作者队伍。有意者请登录高考资源网()版权所有，盗用必究！一 DNA的结构和复制第一课 DNA分子的结构 一、教学目标知识方面1.概述DNA分子结构的主要特点。2.制作DNA分子双螺旋结构模型。3.讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程。情感态度与价值观方面1通过学习DNA分子的结构，初步形成遗传物质的结构与功能相统一、多样性与共同性相统一的观点。2. 通过介绍美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建DNA双螺旋结构模型的研究过程，要善于利用他人的研究成果和经验；要善于
2、与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；对所从事的研究要有兴趣和激情等。3.通过科学家沃森和克里克的研究历程的讲述，学生总结出在科学研究中，对问题的兴趣是科学探索的开端；多学科知识的背景是科学发现的前提；科学的思维方法，锲而不舍的精神，以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质，是科学发现的关键。能力方面1. 以故事叙述的形式介绍了美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建DNA双螺旋结构模型的研究过程，培养学生构建模型进行科学研究的能力。2. 以DNA模型为依托，培养学生的空间想像能力。3. 挖掘DNA分子结构中隐含的原理，培养学生分析问题的能力。4. 依据碱基互补配对原则，推算DN
3、A分子的碱基比例，学会用数学语言描述生命现象。二、教学重点（1）DNA分子结构的主要特点。（2）制作DNA分子双螺旋结构模型。三、教学难点DNA分子结构的主要特点。四、教材分析 本节是由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子的结构模型以及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成的。没有直接告诉学生DNA分子的结构特点，而是通过学生制作DNA分子的模型，直观感受出DNA分子的结构特点，为理解和学习后面的基因表达、基因突变打下了基础。五、教学方法 讲述法介绍DNA双螺旋结构模型的构建，利用挂图和DNA分子的结构模型帮助学生理解和掌握DNA分子的结构。六、教学过程 复习导入：提问学生遗传物质应具备的特
4、点是什么？为什么DNA分子的结构具有相对稳定性呢？学习（或复习）DNA的基本组成单位脱氧核糖核苷酸： 1、请学生在黑板上画出四种脱氧核苷酸的图式，并解释组成、种类及连接方式等。 2、说明脱氧核苷酸的基本元素组成通过上述学生活动，不是直接将结论告诉学生，而是在师生主客体角色互换中得以解决，使学生学习积极性提高。设置疑问，引入下一环节：四种脱氧核苷酸是如何构建DNA分子的？DNA分子的结构是什么样的？这一问题的解决于1953年，由美国生物学家沃森和英国物理学家克里克共同提出。学生活动：阅读教材中的DNA分子结构发现的故事并回答下列问题：1、沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了他人的哪些经验和成果
5、？（1）当时科学界已经发现的证据有：组成N分子的单位是脱氧核苷酸；N分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的的射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建N结构模型；（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量这一碱基之间的数量关系。2、沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过
6、哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（
7、）的量总是等于胞嘧啶（）的量。于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终构建出了正确的DNA模型。教师向学生出示DNA分子双螺旋的模型，师生共同观察归纳出DNA分子的结构，并做出适当的扩展：讲述：1、在主链上脱氧核糖与磷酸交替排列，核苷酸之间的磷酸与脱氧核糖通过脱水缩合结合在一起。 2、在DNA分子的外侧骨架如果一条为：磷酸脱氧核糖磷酸脱氧核糖；另一条为：脱氧核糖磷酸脱氧核糖磷酸；两条链上的脱氧核苷酸、磷酸和碱基数目相等，长度一样，排列反向。 3、碱基互补配对原则：一条链上有碱基A，另一条链必有碱基T与其配对，一条链上有碱基C，另一条链上必有碱基G与其配对；碱基间通
8、过氢键连在一起：A与T有两个氢键，G与C有三个氢键，因此,DNA分子中C、G数目越多，分子结构越稳定。在双链DNA分子中：嘧啶碱基的总数与嘌呤碱基的总数相等。AGCT。这可作为判断单、双链DNA的唯一依据。但不同生物的DNA分子中AT对和GC对的比例不同：（AT）（GC）a(不同生物a值不同）。 4、在DNA分子的双链螺旋结构中：共有四种碱基对：AT对、TA对、GC对、CG对（在理解AT对、TA对在DNA分子中不同时，可以先确定一条链为参照，图示说明）。每螺旋一周一条链由10个脱氧核苷酸构成，也就是有10对碱基可螺旋为一周，这样的螺旋结构对链上的脱氧核苷酸顺序无任何限制。因此，DNA分子中的脱
9、氧核苷酸的排列顺序千变万化。从4种碱基中任选4个，在一条链上作全排列的形式（可以重复的）就有44256种不同的排序。假设一条链上有4000个碱基，按全排列的公式推算则有多少种排列顺序呢？（让学生通过对数计算可以得出44000=102408种）这样千变万化的顺序决定了生物的多样性。人类中找不到两个人的指纹完全相同就在于此。但是，每一DNA都有其特异的脱氧核苷酸的排列顺序，这是DNA分子的特异性。由此，我们完全可以通过对DNA中脱氧核苷酸序列的测定建立人的DNA档案，鉴别人的血缘关系，为刑事案的侦破提供可靠依据，是人类基因组计划研究的重要组成部分。讲述：DNA和蛋白质同属于高分子，两者考查的知识点
10、有些类似，我们现在共同归纳、整理一下：项目DNA蛋白质基本元素C、H、O、N、PC、H、O、N基本单位及种类脱氧核糖核酸，4种氨基酸，20种连接方式脱水缩合脱水缩合标记元素PS失水数n-2,n为碱基数n-x，n是氨基酸数、x是肽链数合成场所细胞核、线粒体、叶绿体核糖体游离基团游离的磷酸基为2个，游离的五碳糖为2个游离的氨基为x个，游离的羧基为x个，x为肽链数关系DNA控制蛋白质的合成。染色体是DNA和蛋白质共同组成的。 课下要求学生用硬纸板为材料，借用于剪刀、针线等来完成制作DNA的双螺旋结构模型，有条件的地方可以买到做DNA分子结构的教具，每四个同学一组，通过合作来组装出DNA分子，并在下一
11、节课上课时进行交流，通过学生的动手，让每个学生真正掌握DNA分子的结构。变抽象为具体，再由具体想象出DNA分子的结构。七、板书设计 DNA分子的结构一、DNA分子的基本单位二、DNA分子结构的发现过程三、DNA分子的结构特点四、DNA分子的碱基计算五、制作DNA分子双螺旋结构模型八、课后练习（见同步练习）九、教学后记 第二课 DNA的复制 一、教学目标知识方面1.概述DNA分子的复制。2.探讨DNA复制的生物学意义。情感态度与价值观方面1初步形成遗传物质的结构与功能相统一观点。2.通过探究DNA分子复制的验证，感受科学探究的魅力。培养学生探究的兴趣。能力方面1.通过学生对DNA复制的推测，再次
12、领悟假说演绎方法在研究中的应用2.进行DNA分子复制的探究，提高学生的实验技能。3.通过探究DNA分子复制的验证实验，现次领悟同位素标记法，增加学生解决问题的思路。二、教学重点DNA分子复制的条件、过程和特点。三、教学难点DNA分子复制的过程。四、教材分析 本节内容主要介绍了DNA的复制。对于学生进一步理解细胞的分裂过程有极大的促进作用，同时为学生理解遗传和变异现象提供了分子水平的依据，并为生物的变异和进化打下了基础。五、教学方法 讲叙法创设情境，学生讨论构建知识，利用多媒体演示变抽象为直观、具体。六、教学过程设置问题，导入新课：由本节教材开头提供的“问题探讨”中的“中国印舞动的北京”作为情境
13、引入，想一想，如何才能将两个印章做得一模一样？学生的兴趣会很高的，但教师要控制课堂，以防学生的讨论偏离主题。教师要及时结合学生的回答提取出有意义、关键的说法，如学生提出原料相同，生产的过程要精细等等，并加以表扬、肯定。只要教师心中有DNA复制，并以此来引导学生寻找解决问题的方法，会有利于学生将自己的生活体验与本节内容结合，促进对这一内容的理解。问：沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构特点是什么？学生回答后教师设置问题“DNA是如何复制的”？讨论过程中，要引导学生借鉴中国印的复制这一问题上。解决复制的主要问题是模板的讨论和母链与子链的关系。教师发现学生思维的可取之处，用引导的方式帮学生找出不妥的地
14、方，使学生得出DNA正确的复制方式，半保留复制。因这一问题的讨论可能的情况较多，故需要教师把握。如果学生提出全保留复制的方式，教师可引导学生比较半保留复制与全保留复制，以确定是进行半保留复制。可能有的学生还是不相信DNA是半保留进行复制的。那么，教师要抓住学生的不确定，让学生想一想如何进行实验验证。DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨DNA呢？此时，教师可以让学生分析经典实验中用同位素15N 标记的方法，分析用CsCl密度梯度离心后重带、中带、轻带表示的DNA分子的双链构成是怎样的，在整个实验的亲代、子一代、子二代细胞中提取出的DNA离心的结果说明了什么。通过层层分析，学生不仅能够自己得出结论：
15、DNA的确具有半保留复制的特点，同时还能感受科学探究的魅力。学生阅读教材并观察讨论图示：证明DNA进行半保留复制的实验。1、为什么要将大肠杆菌在含15NHCL的培养液中生长若干代？答：使大肠杆菌的DNA被15N标记。2、如果DNA进行的是半保留复制，预期得到的子代DNA含放射性同位素的情况如何?3、如果进行离心，在试管中会出现什么情况?实验结果与预期结果一致，故证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。播放多媒体课件，演示DNA复制的过程，首先让学生明确DNA并不是由原来的DNA分子产生一个全新的DNA分子，而是DNA分子的两条链分开，每一条链(母链)作为一个模板再配上一条子链，这样形成的2个
16、DNA分子每个都有一条母链和一条子链。DNA复制过程大体分为三个阶段：（1）DNA双螺旋结构在DNA解旋酶作用下解旋成2个单链片段；（2）以解开的每一条单链片段(母链)为模板，遵循碱基互补配对原则，与提供原料中的4种核苷酸各自互补配对，并在DNA聚合酶作用下连接成一段子链；（3）子链不断延伸并与对应母链盘绕成双螺旋结构，形成各含一条母链和一条子链的2个DNA分子。然后，设置问题让学生分析DNA复制过程的特点、条件等，领会DNA的结构和碱基互补配对与复制的关系。思考问题有：（1）DNA复制过程的特点有哪些？（其特点是边解旋边复制，半保留复制。）（2）DNA复制需要哪些条件？（复制需要模板、原料、
17、酶和能量等基本条件。特别需要向学生说明的是，DNA复制所需要的酶有多种，教材中介绍的“DNA解旋酶”、“DNA聚合酶”只是其中主要的两种。）（3）DNA复制的场所在哪里？在什么时间进行的？（DNA复制的场所是细胞核，复制时间是在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。）教师还可结合教材经典实验中大肠杆菌的半保留复制图例，计算在第一代、第二代和第三代中含15NDNA分子的个数及所占比例，进一步强调DNA半保留复制的特点。最后，教师可以让学生分析子代DNA与亲代DNA的碱基序列的特征，探讨DNA自我复制的生物学意义。正是由于DNA分子的这一复制过程，才使得亲代的遗传信息传递给子代，从而使前后代保
18、持了一定的连续性。共同完成下表：定义DNA分子的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。时间有丝分裂和减数第一次分裂的间期场所细胞核条件模板、酶、能量、原料特点半保留复制，边解旋边复制保证DNA分子的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；碱基互补配对，保证了复制能够准确的进行。意义通过复制,使亲代的遗传信息传给子代,从而使前后代保持了一定的连续性.结果DNA分子复制产生出与亲代相同的子代DNA分子。复制n次，得到2n个DNA分子，其中原亲代DNA分子的链有两条，新合成的链为2n+1-2个，在复制过程中，所需要某种碱基数为（2n -1）a，a为DNA分子中某种碱基的数目。七、板书设计
19、DNA分子的复制一、对DNA分子复制的推测 半保留复制 全保留复制二、DNA半保留复制的实验证据三、DNA分子复制定义DNA分子的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。时间有丝分裂和减数第一次分裂的间期场所细胞核条件模板、酶、能量、原料特点半保留复制，边解旋边复制保证DNA分子的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；碱基互补配对，保证了复制能够准确的进行。意义通过复制,使亲代的遗传信息传给子代,从而使前后代保持了一定的连续性.结果DNA分子复制产生出与亲代相同的子代DNA分子。复制n次，得到2n个DNA分子，其中原亲代DNA分子的链有两条，新合成的链为2n+1-2个，在复制过程中，所需要某种碱基数为（2n -1）a，a为DNA分子中某种碱基的数目。八、课后练习（见同步练习）九、教学后记