DNA分子的结构课堂实录【2】

第二节

DNA的结构和DNA的复制

一、教学目标

1.知识目标：

（1）概述DNA分子结构的主要特点。

（2）通过介绍DNA双螺旋模型的建立过程，使学生了解现代遗传学的研究方法，强化对学生进行科学态度和方法的教育。

（3）使学生理解DNA的双螺旋结构模型和DNA分子的复制过程，掌握运用碱基互补配对原则分析问题的方法。

（4）利用DNA的性质进行实验分析和实验设计。

2.能力目标：

（1）在尝试模拟制作基础上，结合资料分析DNA双螺旋结构模型的科学性，反思建模过程，体会建模的思想，提高建模能力。

（2）通过DNA复制的学习，体会DNA半保留复制的方法。

（3）通过建构DNA的双螺旋结构，培养学生的动手能力。

3.情感、态度和价值观目标：

（1）体验建立DNA双螺旋结构模型的艰辛与曲折，体验科学家的奉献精神，形成勇于创新的科学态度与为科学献身的精神。

（2）认同人类对科学的认识是一个不断深化不断完善的过程。

二、教学重点难点

重点：

（1）DNA的双螺旋结构及其特点的分析。

（2）DNA分子复制的条件、过程和特点。

难点：

（1）制作DNA结构模型掌握DNA分子的双螺旋结构的特点. （2）DNA分子复制的过程。

三、教学方法

1.可以根据学生的认知水平，充分挖掘教材内容，把基础知识与经典实验有机结合在一起，建立一个自然流畅、逻辑清晰的教学过程。

2.通过设置问题情境，引导学生在思索中学习新知识。

3.以讲述法、谈话法为线索，引导学生自学教材，归纳知识，形成知识体系。 四、课时安排：2课时。

五、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师：坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，很少有谁注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方向。但同样是一座以DNA双螺旋结构为基础设计的雕塑，却因旋转方向的问题，曾引发一起北京世纪盛典文化艺术交流有限公司起诉北京大学的雕塑合同纠纷案件。案件是由于DNA空间结构的旋转方向问题引起的，那DNA到底有什么样的化学组成和空间结构呢？

自从认识到DNA是遗传物质以后，人们就开始了对它的深入研究，到20世纪中期，人们已经了解了DNA的化学组成。

教师：请同学们回顾必修1，组成DNA分子的基本组成单位是什么？

学生：脱氧核糖核苷酸。

教师：DNA是人体的遗传物质，同一个人的不同细胞中DNA都是相同的，不同人的DNA则是不同的，这些都与DNA的分子结构有关。这节课就让我们共同来学习第2节DNA的分子结构。（课件展示）

（三）合作探究、精讲点拨。

探究一

回眸历史——探究DNA的结构

阅读课本P59-P61边做边学相关内容，并结合图4－6和图4－7，思考并小组讨论下列问题：

〖问1〗随着商品防伪难度的增大和DNA有关知识的普及，近几年来，许多商家尝试着用DNA作防伪标记。其原理是什么？

【讲述】DNA分子的特异性，即每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。

〖问2〗孩子既像父亲，又像母亲，知道是什么原因吗？

【讲述】父母的原始生殖细胞在进行减数分裂之前细胞内的DNA都要经过

复制，然后经过减数分裂形成精子和卵细胞，精子和卵细胞通过受精作用形成受精卵，受精卵通过有丝分裂产生子代。所以子代细胞中含有父母的DNA，所以表现的性状和父母相似。

〖问3〗请同学们在桌子上的实验材料中找出脱氧核糖核苷酸模型，看看你能找到几种类型，它们之间有什么区别？

【讲述】4种类型，只在碱基上有区别，有A、G、C、T四种。

〖问4〗哪位同学能说一下四种脱氧核糖核苷酸的名称？请学生拿起模型回答。

【讲述】脱氧核糖核苷酸共有4种碱基，模型中较长一些的代表的是腺嘌呤和鸟嘌呤两种碱基，这是因为它们具有双环结构，较短一些的是胞嘧啶和胸腺嘧啶两种碱基，二者是单环结构。这4种类型的脱氧核糖核苷酸仅在碱基上有所差别，所以我们可以根据碱基为其命名。

〖问5〗如果把脱氧核糖核苷酸和RNA的基本组成单位核糖核苷酸相比，二者有什么区别呢？

【讲述】五碳糖不同（脱氧核糖和核糖）；碱基的差别：尿嘧啶与胸腺嘧啶的区别。

〖问6〗回首沃森和克里克的成功给我们留下了哪些启示呢？

【讲述】创新思维是成功者必备的素质，要敢于向权威挑战；要善于吸收别人的成果,博采众家之长；要有合作探究的意识；要选择科学的研究方法。

〖问7〗请同学们根据学案上的资料，分析模型和刚才的操作过程，分析总结一下DNA分子的结构特点。

【讲述】①首先是DNA分子含有两条脱氧核糖核苷酸链，两条链按照反向平行方向并向右盘绕成双螺旋。（螺旋直径为2.0nm，螺距为3.4nm，每个螺距有10个碱基对，两个相邻碱基对平面的垂直距离为0.34nm）

②结构的外侧是由脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键交互连接而成的长链，构成DNA分子的骨架；碱基位于双螺旋结构内侧，遵循碱基互补配对原则形成碱基对，即A与T配对，G与C配对，A与T间二个氢键相连，G与C间三个氢键相连。

〖问8〗DNA分子的特异性体现在哪些方面上？

【讲述】DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。

DNA

分子的特异性体现在三个方面：

①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。

②特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。

③遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了遗传信息。

探究二

DNA的复制

阅读课本P63－P64的相关内容，并结合图图4－8和图4－9，思考并小组讨论下列问题：

〖问9〗DNA分子复制发生在什么时间?

【讲述】发生在无丝分裂之前或有丝分裂间期；在配子形成时则主要发生在减数第一次分裂之前的间期。

〖问10〗“新”DNA的形成过程怎么进行? 【讲述】有以下三点: a.解旋提供准确模板: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，于是部分双螺旋解旋为两条平行双链，此过程叫解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。

b.合成互补子链:以上述解开的两条多脱氧核苷酸链为模板，在酶的作用下，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成两条与母链互补的子链。

c.子母链结合形成新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伸，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，解旋完即复制完，形成新的DNA分于，这样一个DNA分子就形成两个完全相同的DNA分子。即边解螺旋边复制。

〖问11〗DNA分子复制过程需要哪些条件? 【讲述】DNA分子复制的条件有精确的模板、原料、能量和酶等基本条件。复制的方式是半保留复制，即新DNA分子中都保留了原来DNA分子的—条链。

〖问12〗什么叫解旋？解旋的目的是什么？

【讲述】在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条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。解旋的目的就是为复制提供准确模板。

解开的两条单链叫母链（模板链）。

〖问13〗什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？

【讲述】以上述解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一条链称为子链。一条母链复制一次能形成一条子链。

〖问14〗DNA的复制是否就像洗照片似的，有一张底片就可以洗出许多照片来？

【讲述】不是，与洗照片不同。因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的、新的

DNA分子，而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子。

〖问15〗复制的DNA如何保证准确呢？

【讲述】DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。

〖问16〗研究DNA复制常用的方法是什么？

15【讲述】研究DNA复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。

〖问17〗DNA复制能否在体外进行？需要什么样的条件？

【讲述】能进行。

①体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足一般条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。

②影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素都可能影响DNA复制。

六、板书设计

第二节

DNA的结构和DNA的复制

一、回眸历史——“解开DNA结构之迷”

二、DNA的结构

1.构成DNA分子的基本单位—脱氧核糖核苷酸

2.脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起形成多核苷酸链

3.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构

4.制作DNA双螺旋结构模型

三、DNA分子的复制

1.概念：

2.发生时间：

3.复制的条件：

4.复制的过程

5.DNA复制的生物学意义

七、教学反思

本节能力目标定位于培养学生自主学习的能力：在自学中领悟知识，去发现问题和解决问题。培养分析和理解能力及创造性思维的能力，通过探索求知、分析图解（这节内容的流程图解较多）、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。培养合作学习的能力，通过小组内与小组间的合作使知识从深度要求达到广度要求。在较好地实现了设定的教学目标的基础上，培养了学生的探究精神和创造性思维。