1、DNA分子的结构和复制一、素质教育目标1了解DNA的化学结构。2理解DNA的空间结构和DNA的双螺旋模式图。3理解DNA分子的碱基互补配对原则。4理解DNA分子结构的稳定性、多样性、特异性与丰富多采的生物界的关系。5通过DNA结构模型观察来提高观察能力、分析和理解能力。6通过讨论交流培养学生口头表达能力和逻辑思维能力。7培养创造性思维的能力：通过探索求知、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。8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、爱科学的求知欲望。从小树立敢于攀登，勇于拼搏的精神。二、教学重点、难点 1教学重点（1）DNA的双螺旋结构。（2
2、）碱基互补配对原则及其重要性。（3）DNA分子的多样性。2教学难点（1）DNA的空间结构特点及其结构与功能的关系。教学过程：引言：已知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哪些结构和功能特点保证其能够扮演遗传物质的角色？DNA又是是通过什么途径使生物传种接代的？在思考着两个问题之前，我们还是来回忆一下“生命的物质基础”中的有关知识。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。讲述：核苷酸有两大类：一类是构成RN
3、A的基本单位：核糖核苷酸；另一类是构成DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸，又简称脱氧核苷酸。1DNA的结构讲 述：介绍DNA双螺旋模型的提出，沃森和克里克于1953年提出了著名的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。为了掌握DNA结构的全部知识，我们必须先掌握DNA的化学组成。（1）DNA的化学结构学生活动：自学、讨论DNA化学结构的部分知识。多媒体导入DNA的化学结构知识点，分组讨论以下问题。DNA是高分子化合物：组成它的基本元素是C、H、O、N、P等，每个DNA都是由成百上千个四种脱氧核苷酸连接而成的双链。组成DNA的基本单位脱氧核苷酸。每个脱氧核苷酸由三部分组成：一个
4、脱氧核糖（C5糖）、一个含氮碱基和一个磷酸见课本P139中图48构成DNA的脱氧核苷酸有四种。DNA在水解酶的作用下，可以得到四种不同的核苷酸，即腺嘌呤脱氧核苷酸（A）；鸟嘌呤脱氧核苷酸（G）；胞嘧啶脱氧核苷酸（C）；胸腺嘧啶脱氧核苷酸（T）；组成四种脱氧核苷酸的脱氧核糖和Pi都是一样的，所不相同的是四种含氮碱基：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。DNA是两条平行且反向的多脱氧核苷酸链。DNA是由四种不同的脱氧核苷酸为单位，聚合而成的多脱氧核苷酸链（见DNA模型）。综上所述，DNA是一个高分子有机化合物，它的基本单位是脱氧核苷酸。脱氧核苷酸由三部分组成的含氮碱基、脱氧核
5、糖、磷酸。DNA分子是由很多不同的脱氧核苷酸组成的多脱氧核苷酸链。问：脱氧核苷酸怎样连接成一条核苷酸链的？回答：一分子脱氧核苷酸的脱氧核糖和下一分子脱氧核苷酸的磷酸脱去结合脱去一分子水使两个脱氧核苷酸连在一起。多个脱氧核苷酸通过脱水缩合便聚合形成了多核苷酸链：外侧“磷酸脱氧核糖”交替排列，含氮碱基在内侧，连在链的脱氧核糖上。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。（2）DNA的空间结构在介绍DNA分子的双链结构时要指出：这种结构从位置上看：主链在外，侧链在内，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。讲述：在双核苷酸链的外侧骨架一
6、条为：磷脱磷脱；另一条为：脱磷脱磷；两条链上的脱氧核苷酸数目相等，长度一样，排列反向；内部的碱基间严格遵循碱基互补配对原则：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；碱基间通过氢键连在一起：A与T有两个氢键，G与C有三个氢键。由此，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)。DNA具有规则的双螺旋结构（出示DNA模型、见课本P140图49）。DNA的双螺旋结构，脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧，形成
7、两条主链（多核苷酸链），构成DNA的基本骨架。两条主链之间的横档是碱基对，排列在内侧。相对应的两个碱基通过氢键连结形成碱基对，把两条主链连接起来。碱基配对比较复杂，但是它具有一定规律：A与T配对，G与C配对。碱基互补配对原则学生活动：找出碱基互补配对原则的规律性。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，另一条链的碱基排列顺序也就确定了。顺口溜记忆：A配T、T配A、G配C、C配G，少了一个配不齐。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？这是因为嘌呤碱是双环化合物，占的空间大，嘧啶碱是单环的，占的空间小，而DNA分子的两条链距离是固定的，因此，只能是嘌呤碱与嘧啶
8、碱配对。为什么只能是AT、GC，不能是AC，GT呢？这是由于A与T通过两个氢键连结，G与C通过三个氢键链结，这样使DNA的结构更加稳定。所以，A与T或G与C的物质的量比例均为11。（3）DNA的特性师生双边话：讨论与点拨相结合。稳定性：讲述：民间流传法国大革命时期，路易十六和王后被推上短头台后，他未成年的儿子被用替身从监狱中救出国外。一位外科医生从监狱里真假不明的路易十七的尸首中解剖出心脏，存放在水晶器皿中。最近，现代生物学家从二百多年前心脏中提取DNA，通过DNA分析技术，进行亲缘鉴定，认定这个心脏的主人就是无冕之王路易十七，从而否定了流传了二百多年的谣言。其实DNA不仅仅只能保持二百多年，
9、据相关专家研究表明DNA在温带地区（如埃及）可存在几千年，在低温条件下（如两极）甚至能存在十万年。DNA分子为什么能够如此稳定呢？同学们试着从它的结构来思考。回答：1、DNA分子双链通过碱基对间氢键稳固的连接起来；2、碱基对间纵向的相互作用力也进一步加固了DNA分子的稳定性。讲述：这样严谨的结构，使DNA分子的结构具有相对的稳定性，从而使生命能种族延续、代代相传也就是产生遗传的现象。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DNA分子的稳定性。多样性：和计算机的0、1顺序一样，四种核苷酸千变万化的顺序储存了丰富多彩的信息，决定了生物的
10、多样性。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。每螺旋一周条链由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分子中的脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。从四种碱基中任选三种在一条链上作全排列的形式就有4364种。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人类中找不到两个人的指纹完全相同就在于此。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DNA分子中有100个四种不同的碱基，它的排列方式有4100=1.611060种。实际上构
11、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。但是，每一DNA都有其特异的脱氧核苷酸的排列顺序。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。从DNA分子的多样性和特异性说明了世界上的各种生物之间、同种生物不同个体之间表现出千差万别的原因。因此，DNA可以起到鉴定生物个体的作用。提问：通过以上对DNA分子结构和功能特点的分析，我们充
12、分认识到了DNA能够作为遗传物质的原因。而在种族延续的过程中，它又是怎样从亲代个体传递到子代个体的呢？回答：通过DNA复制，使子代个体获得相应遗传物质的（三）总结、扩展 1随着生物学的飞速发展，DNA的开发研究成为世界热点（1）DNA的克隆用于生物学研究。（2）DNA的指纹术研究用于人种鉴定。（3）DNA疫苗的开发研究等等。2总结DNA是主要的遗传物质，它既有特异性又有多样性，四种脱氧核苷酸排列的特定顺序，包括特定的遗传信息。这样就能从分子水平说明生物多样性和个体之间差异的原因。（四）作业1识图作答：做课本P144识图填充题。A0.4和0.6 B2.5和1.0 C2.5和0.4 D0.6和1.0答案：C。2根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 答案：C。3DNA分子下列碱基数量比中，能说明自然界生物多样性的是( )答案：B。4分析一个DNA分子时，发现有30的腺嘌呤脱氧核苷酸，那么其中一条链上含有鸟嘌呤的最大值是( )A20 B30 C40 D70学生思维训练：某生物细胞DNA分子的碱中，腺嘌呤的分子数占22，那么，胞嘧啶的分子数占 A11 B22 C28 D44答案：C。
