陜西省石泉縣高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 4.2 DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制教案 蘇教版必修2.doc

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4.2 DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制 課標(biāo)依據(jù) 概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)；概述DNA分子的復(fù)制 教材分析 它與高中生物必修一《生命的物質(zhì)基礎(chǔ)》中的化合物和細(xì)胞分裂中DNA和染色體復(fù)制的基礎(chǔ)知識(shí)相聯(lián)系，同時(shí)也是學(xué)習(xí)高中生物必修第二冊(cè)中生物的遺傳和變異理論及高三選修教材《遺傳與基因工程》的基礎(chǔ)。 這部分內(nèi)容幾乎是每年高考都有所涉及的，所以復(fù)習(xí)好本節(jié)是很關(guān)鍵的。通過科學(xué)有效的復(fù)習(xí)不但可以理解本節(jié)知識(shí)點(diǎn)還可以進(jìn)一步加深高三學(xué)生對(duì)其它章節(jié)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。 學(xué)情分析 本節(jié)課內(nèi)容較為抽象，DNA分子的結(jié)構(gòu)需要通過平面圖來講解DNA的基本單位脫氧核苷酸，以及堿基對(duì)之間的關(guān)系，雙螺旋結(jié)構(gòu)需要立體動(dòng)態(tài)圖來加深理解，DNA分子的復(fù)制過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，學(xué)生對(duì)于這種過程通常在腦海中難以建立起連貫的思維邏輯，這就需要教師在講解的過程中進(jìn)行構(gòu)建，加深學(xué)生的理解記憶。 三維目標(biāo) 知識(shí)與能力 （1）闡述DNA分子的基本單位。 （2）概述DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 （3）闡明堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及其生物學(xué)意義。 過程與方法 （1）收集DNA分子結(jié)構(gòu)模型的建立過程的材料。 （2）評(píng)價(jià)DNA分子結(jié)構(gòu)模型的建立過程。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 （1）探討DNA分子結(jié)構(gòu)模型的建立過程，體驗(yàn)互助合作的科學(xué)精神。 （2）制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，體驗(yàn)科學(xué)家科學(xué)探索的精神。 教學(xué)重難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)： DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu) DNA分子的復(fù)制 教學(xué)難點(diǎn)： DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和半保留復(fù)制方式 教法 與 學(xué)法 探究的教學(xué)模式 信息技術(shù)應(yīng)用分析 知識(shí)點(diǎn) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 媒體內(nèi)容與形式 使用方式 媒體來源 DNA分子的結(jié)構(gòu) 概述DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) PPT 教師播放 下載 DNA分子的復(fù)制 概述DNA分子的復(fù)制特點(diǎn) PPT 教師演示 教師制作 教 學(xué) 活 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 師生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 批注 當(dāng)堂檢測(cè) 有效練習(xí) 第1課時(shí) 創(chuàng)設(shè)：北京中關(guān)村科技園區(qū)的標(biāo)志是呈雙螺旋造型的DNA雕塑。看似麻花卷的DNA為什么能成為高科技的標(biāo)志？它是怎么儲(chǔ)存遺傳信息？又是怎樣決定生物性狀的？ DNA分子的化學(xué)成分 依托第一章知識(shí)，采用提問形式，引導(dǎo)學(xué)生回憶核酸的相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)構(gòu)成DNA的組成元素、基本單位及構(gòu)成基本單位的三種分子： A、DNA的中文名稱是？————脫氧核糖核酸。 B、核酸有兩種，除了DNA外，還有RNA。RNA又叫？————核糖核酸。 C、核酸是由哪些元素組成的？————C、H、O、N、P五種元素。 D、構(gòu)成核酸的基本單位是什么？————核苷酸。 E、因此核苷酸也有兩種：一種是構(gòu)成RNA的基本單位核糖核苷酸；另一種是構(gòu)成DNA的基本單位脫氧核糖核苷酸。 F、一個(gè)脫氧核糖核苷酸由一分子含氮堿基、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成。 三 DNA分子的結(jié)構(gòu) 創(chuàng)設(shè)：DNA是一種高分子的化合物，它是由許多個(gè)脫氧核苷酸連接而成的。下面進(jìn)一步觀察DNA的平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。 問題①：觀察DNA由幾條鏈構(gòu)成？這兩條鏈的位置關(guān)系如何？它們的方向一致嗎？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？ 問題②：DNA的基本骨架由哪些物質(zhì)構(gòu)成？分別位于DNA的什么部位？ 問題③：什么是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則？堿基對(duì)位于DNA的什么位置？ 學(xué)生繪制DNA分子平面結(jié)構(gòu)圖（規(guī)定：堿基數(shù)4對(duì)，堿基種類自選）。目的：A、鞏固以下知識(shí)點(diǎn)：①脫氧核苷酸中三種成分的連接方式；②DNA由兩條反向平行排列的多核苷酸鏈組成；③磷酸和脫氧核糖交替連接排列在DNA分子外側(cè)，堿基對(duì)排列在內(nèi)側(cè)；④堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。B、通過學(xué)生自己繪制的圖形與其他同學(xué)的比較，總結(jié)DNA結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)和差異性，為理解DNA結(jié)構(gòu)的多樣性和特異性埋下伏筆。 學(xué)生計(jì)算：4對(duì)堿基，DNA分子的種類數(shù)有多少種？若堿基為4000對(duì)呢？ 四 運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，總結(jié)堿基計(jì)算規(guī)律 （1）雙鏈DNA分子中：①A=T，C=G；②嘌呤（A+G）=嘧啶（C+T）；③兩個(gè)不互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和比值等于1，即A+G/C+T=1。（雙鏈DNA分子中，所有的嘌呤之和與所有的嘧啶之和有什么關(guān)系？對(duì)于單鏈的DNA，這種關(guān)系成立嗎？） （2）一條鏈上某堿基總數(shù)等于另一互補(bǔ)鏈中與它互補(bǔ)配對(duì)的堿基總數(shù)。 第2課時(shí) DNA分子的復(fù)制 設(shè)置以下問題情境，導(dǎo)入本課題： ①什么是遺傳？————親代的性狀傳給后代的現(xiàn)象。 ②子代與親代為什么相似？————子代從親代繼承了遺傳物質(zhì)DNA。 由此引出：遺傳信息從親代傳遞給子代是通過DNA分子的復(fù)制來完成的。同時(shí)得出DNA分子的復(fù)制的概念。 ①染色體復(fù)制包括DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成————DNA復(fù)制的時(shí)期：有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期。 ②DNA是遺傳信息的載體，DNA分子中特定的核苷酸排列順序代表遺傳信息。遺傳信息通過DNA分子的復(fù)制由親代傳遞給子代。合成DNA時(shí)，必須有原來存在的分子為模板————DNA復(fù)制需要模板DNA。 ③DNA復(fù)制是生物體內(nèi)合成DNA的過程。DNA是由脫氧核苷酸組成的————DNA復(fù)制需要原料——脫氧核苷酸（四種）。 ④DNA復(fù)制是生物體內(nèi)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，回憶新陳代謝發(fā)生的兩大條件————DNA復(fù)制需要能量和酶（解旋酶和DNA聚合酶）。 對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè) 教師：DNA有兩條鏈，當(dāng)時(shí)科學(xué)家猜想可能有以下兩種復(fù)制方式：全保留復(fù)制和半保留復(fù)制。 投影圖解這兩種DNA復(fù)制方式。 教師：科學(xué)家認(rèn)為DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)證明。 思考：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是什么？ 學(xué)生：能夠區(qū)分親代與子代的DNA。 DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 教師：（投影）閱讀教材P52-P53頁，結(jié)合圖3-12了解實(shí)驗(yàn)方法、過程和結(jié)果。思考問題： （1） 實(shí)驗(yàn)方法是？用哪種元素進(jìn)行標(biāo)記？ （2） 如何將堿基組成相同但質(zhì)量不同的DNA區(qū)分開？ （3） 如何區(qū)分親代與子代的DNA分子？ 學(xué)生：（1）同位素標(biāo)記法 N （2）密度梯度離心法 （3）根據(jù)試管中DNA所在的位置 教師：投影實(shí)驗(yàn)過程，并進(jìn)行講解。 教師：通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是什么？ 學(xué)生：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。 教師：我們已經(jīng)知道了DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，下面就來學(xué)習(xí)一下DNA分子復(fù)制的過程。 第二課時(shí) DNA分子的復(fù)制過程 引入：DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基對(duì)位于DNA結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，復(fù)制如何進(jìn)行？——邊解旋邊復(fù)制。 ①DNA復(fù)制過程中，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)有沒有變化？——引出解旋的概念、條件和邊解旋邊復(fù)制的特點(diǎn)。 ②DNA是如何提供復(fù)制模板的？——以解開的每條母鏈為模板，暴露出內(nèi)側(cè)的堿基。 ③DNA是如何復(fù)制堿基的排列順序的？——DNA復(fù)制遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。 ④子代DNA的結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？——半保留復(fù)制方式。 ⑤DNA復(fù)制完成后，親代DNA是否存在？親代DNA的兩條多核苷酸鏈?zhǔn)欠翊嬖?？——親代DNA不論復(fù)制幾次，它的兩條母鏈不會(huì)消失，始終存在于兩個(gè)子代DNA中。 板畫和例題以加深對(duì)DNA復(fù)制過程、DNA半保留復(fù)制方式的理解。 ＜例題＞在氮源為14N培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N—DNA（對(duì)照）；在氮源為15N培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N—DNA（親代）。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁兩代（Ⅰ和Ⅱ），用密度梯度離心方法分離，得到結(jié)果如下圖： 請(qǐng)回答： ①由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)第一代（Ⅰ）細(xì)胞DNA分子中一條鏈?zhǔn)? ，另一條鏈?zhǔn)? 。 ②將第一代（Ⅰ）細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含15N培養(yǎng)基上繁殖一代，將所得到細(xì)菌的DNA用同樣方法分離。請(qǐng)參照該圖，標(biāo)出DNA分子可能出現(xiàn)在試管的位置。 DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算 復(fù)習(xí)提問 1.特點(diǎn) ⑴邊解旋邊復(fù)制：即解旋合成子鏈新鏈與模板鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu) ⑵半保留復(fù)制：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈（模板鏈）。 2.假設(shè)將1個(gè)全部被15N標(biāo)記的DNA分子(0代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)n代，結(jié)果如下：1．DNA分子數(shù) (1) 子代DNA分子總數(shù)＝2n個(gè) (2) 含15N的DNA分子數(shù)＝2個(gè) (3) 含14N的DNA分子數(shù)＝2n個(gè) (4)只含15N的DNA分子數(shù)＝0個(gè) (5)只含14N的DNA分子數(shù)＝(2n－2)個(gè) 【合作釋疑】 ⑶消耗的脫氧核苷酸數(shù) 若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)： ①經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)。 ②在第n次復(fù)制時(shí)，共需消耗該脫氧核苷酸個(gè)。 通過知識(shí)回顧，鞏固加深上節(jié)課所學(xué) 染色體結(jié)構(gòu)變異的講解主要讓學(xué)生能夠區(qū)分出倒位和易位。 作業(yè)布置 第一課時(shí) 課時(shí)作業(yè)十五 第二課時(shí) 課時(shí)作業(yè)十六 板書設(shè)計(jì) 第一課時(shí) 第二課時(shí) 對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè) 1、 半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 2、 DNA的復(fù)制過程 1、 概念： 2、 時(shí)間： 3、 場所： 4、 條件：模板、酶、原料、能量等 5、 過程：①邊解旋，邊復(fù)制 ②堿基配對(duì)，形成子鏈 ③子鏈與母鏈結(jié)合，構(gòu)成新的DNA分子 6、 特點(diǎn)：①邊解旋，邊復(fù)制 ②半保留復(fù)制 7、 意義： 教學(xué)反思 第一課時(shí) 本節(jié)課我上課時(shí)把DNA分子模型帶到教室，學(xué)生對(duì)于模型很感興趣，對(duì)照模型我講解了DNA的分子結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握比我想象的要快，習(xí)題的完成也很順利，我認(rèn)為這種記憶性知識(shí)應(yīng)該多給些時(shí)間讓他們自己去進(jìn)行消化。 第二課時(shí) 效地創(chuàng)設(shè)問題情境，可以充分激發(fā)學(xué)生的探究欲望，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力，讓學(xué)生主動(dòng)地獲取知識(shí)。本人精心創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計(jì)針對(duì)性問題，以問誘思，培養(yǎng)了學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。但是，上課過程中本人給予學(xué)生思考的時(shí)間過短，使學(xué)生思考不夠，討論不充分，學(xué)生主體地位未能很好體現(xiàn)，所以導(dǎo)致學(xué)生參與性與積極性不夠。 本節(jié)課遺憾之處，教師在“預(yù)設(shè)”與“生成”上，處理不當(dāng)。盡管老師的問題精心設(shè)計(jì)，但是只預(yù)設(shè)問題的正確答案，對(duì)于課堂上學(xué)生的“生成”性答案忽視，進(jìn)一步減弱了學(xué)生學(xué)習(xí)與思考的積極性。 備注