DNA复制说课(通用8篇)
各位老师同学们:
大家好,我今天说课的题目是高中生物必修2第三章第三节《DNA的复制》这部分内容。下面我将从教材分析、教法和学法、教学设计、板书设计几个方面来对本课题进行说明。
首先我对本课题教材进行分析:
一 说教材:
1.教材分析:
本节课在《DNA是主要的遗传物质》及《DNA的分子结构》这两节课的基础上讲述了DNA分子复制的内容,包括对DNA分子复制的推测,DNA半保留复制的实验证据,DNA分子复制的过程三个部分。本节在教材中属于较抽象较难理解的一部分内容,它是对前面所学的细胞分裂和孟德尔遗传定律知识的深化理解,同时也是学习生物的遗传变异理论和基因工程的基础,所以本节在教材中起着较重要的作用。2.学情分析
高一学生,从能力方面分析,他们有一定的观察推理能力,能够掌握基本的思维方法,逻辑思维、创造思维有了较大的发展,认知能力也在不断完善。从知识准备情况看,学生已经具有了DNA双螺旋结构、有丝分裂、减数分裂的基本知识。在此基础上,本课将要从分子水平来探讨生命的本质,由于这一课时内容具有较深的抽象性,属于肉眼看不到的抽象知识,学生们会感到困难,因此在教学中,除了通过启发式教学,设置大量的问题情境以外,还引导学生自主、探索、合作学习,来激发学生的学习兴趣和进一步培养他们探究、合作能力。基于以上对教材和学情的分析,结合新课程标准的新理念,我确定了如下几项教学目标: 3.教学目标
(1)知识目标:1 概述DNA分子复制的概念、场所、时期、条件、过程以及特点;
探讨 DNA复制的生物学意义
(2)能力目标:培养学生自学能力,动手合作能力,观察能力、分析理解能力。(3)情感态度价值观目标:
1、分析经典实验,领悟科学探究的魅力,感受实验设计的巧妙;
2、通过分组学习,学生互帮互助,共同进步;
3、模型演示,角色扮演,寓学于乐,增加学生对生物学习的兴趣。
在吃透教材的基础上,结合学生的认知结构和大纲要求,我制定了本课的重难点:
4.教学重点、难点
教学重点:
1、探究DNA半保留复制的实验证据;
2、概述DNA复制过程、条件和特点。
教学难点:
1、半保留复制的实验分析;
2、DNA复制过程。
为了讲清楚教材的重难点,使学生能够达到上面所说的教学目标,我再从教法和学法上谈一下,也就是本次说课的第二部分。
二、说教法:
1.情景教学法:让学生积极主动的参与到教学活动中来
2.直观演示法:用多媒体,把DNA复制过程演示出来,使难点知识变静为动、变抽象为形象,转化为易于吸收的知识。激发学生的学习兴趣,促进学生对知识的掌握。
3.活动教学法:通过创设情景让学生扮演、学生借助教具模拟复制过程等活动形式获取知识,培养学生的团结协作的精神以及动手能力。4.教具演示法 :
(1)用PowerPoint制作的演示文稿(2)DNA复制过程的动画
(3)DNA双螺旋模型(4)红色和蓝色拉链
三、说学法:
学生已经具备一定的实验分析能力,对同位素标记的这种实验方法也较为熟悉,所以在分析实验时,可以放手让学生思考实验原理,教师只需要做适当的引导便可。学生扮演、模型模拟这类教学,学生接触得极少,教师应该由浅入深的引导,并通过分组学习,让一些空间思维能力较强的学生带动小组甚至全班的同学进行学习。分析了教法和学法,下面我将具体说一下本次说课的第三部分——教学设计
四、说具体的教学过程
本节教学我将按如下的流程进行:
温故知新、导入新课 创设情境,学习新课 归纳总结 反馈练习(一)温故知新、导入新课
关于DNA分子的复制的教学,教师首先可以通过课题下的2008北京奥运会的会幑“中国印·舞动的北京”导入及问题探讨,激起学生和兴趣。然后让学生回顾以前学过的:(1)DNA组成单位是什么?(2)DNA有几条链组成?(3)DNA的结构特点是什么?展示DNA分子的双螺旋模型以及明星父子照片,思考:生物亲子代之间是通过遗传物质传递遗传信息的,那么亲代的遗传物质如何“多出一份”来传递给子代?引出DNA复制课题。这是在学生掌握旧知识基础上,对已掌握的知识进行引申和发展从而而获得新知,符合认知建构理论。
(二)创设情境、学习新课
思考:新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗?是否像洗相片似的,有一张底片就可以洗出许多相片来? 一 对DNA分子复制的推测
沃森,克里克提出的关于DNA分子复制方式的假说是怎样的,引入对“半保留复制”概念的学习,接下来我使用课件给出关于DNA分子复制方式的另一假说——全保留复制。
接着提出这样一个问题:DNA究竟是以半保留还是全保留方式进行复制的呢?以此激发学生的求知欲望,从而引导学生对DNA分子复制的方式进行探究。二 DNA复制的实验证据
运用课件的方法将经典实验展示给学生,然后层层设疑,逐步分析此实验过程。
首先我将引导学生分析实验使用同位素示踪标记法的目的是什么?在得到解答之后,让学生领会到此实验设计的巧妙之处。接着我让同学们观察并自主阐述实验结果的现象,在学生清楚讲述了实验现象后,我将设出疑问:为何会产生这样的实验结果?这一实验结果又说明了什么?引起学生的思考,促进学生积极思维,在进行小组讨论后由学生自己得出结论:DNA是以半保留方式进行复制的。从而完成对DNA半保留复制实验证据的学习。
通过实验的探究,学生们已知道DNA是以半保留方式进行的,在此时,我将设疑:那DNA复制过程具体是如何的呢?引起学生的好奇心,从而转入对DNA分子复制过程的学习。三 DNA复制的过程 关于DNA复制具体过程的教学,我先请同学们自己阅读书上的相关内容,回答出DNA复制的概念,以及思考以下问题的答案:
⑵ 什么是解旋:解旋的目的是什么? ⑵什么叫子链?复制一次能形成几条子链? ⑶ 简述子链形成过程?
学生充分回答上述问题后,教师播放多媒体DNA分子复制过程的动态图解。并和学生一起归纳出复制三点过程:
② 解旋提供准确模板 ②合成互补子链
③ 子、母链结合盘绕形成新DNA分子。
以上过程可配合板图进行归纳。通过这个过程得出DNA复制的特点: ① DNA分子是边解旋边复制的,是一种半保留复制,即在子代双链中,有一条是亲代原有的链,另一条则是新合成的。
② DNA复制严格遵守碱基互补配对原则准确复制,从而保证了子代和亲代具有相同的遗传性状。
设问:DNA复制后两个子代DNA分子与亲代DNA分子是否完全相同?为什么?
通过设问,让学生进一步理解和巩固DNA复制的全过程。接下来让学生总结出DNA复制的四大基本条件:
① 模板:开始解旋的DNA分子的两条单链; ② 原料:是游离在核液中的脱氧核苷酸; ③ 能量:是通过水解ATP提供;
④ 酶:酶是指一个酶系统,不仅仅是指一种解旋酶。(三)小结
最后通过以上分析,总结出DNA复制的意义以及在生活中的应用: 意义:DNA通过复制,使遗传信息从亲代传给子代,从而保证了物种的相对稳定性,保持了遗传信息的连续性,使物种得以延续。
应用:目前DNA分子广泛应用于刑事案件侦破等方面:DNA分子是亲子鉴定的主要证据之一。把案犯在现场留下的毛发、血等进行分析作为破案的证据,与DNA有关。为了加深学生对DNA复制过程的理解,接下来我设置了两个学生活动 一 角色扮演——每个学生看成一个脱氧核苷酸,模拟DNA复制过程。(1)每个学生的躯干代表脱氧核糖,左手代表磷酸,右手代表碱基。每个学生右手中
拿一个用彩色纸剪好的碱基,使每个学生代表一种特定的脱氧核苷酸。(2)每五个学生前后连成一条脱氧核苷酸链,后面学生的左手抓住前面学生的衣服,代表磷酸核脱氧核糖相连,两条链反向平行形成一段DNA分子。(3)一名同学代表DNA解旋酶,模拟解旋过程;另一名同学代表DNA聚合酶,由他选择另一些手中拿着碱基的同学代表游离脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则加到解开的母链上。强调边解旋边复制。
(4)最后形成了两段由一条母链和一条子链重新组合的新的DNA分子。二 合作学习——用蓝、红两种颜色的拉链来模拟复制过程。
引导学生思考:(1)把拉链比作DNA分子,各部分可以看作什么? 拉链中间的齿——碱基对;两边的布——磷酸、脱氧核糖交替排列的基本骨架; 拉链头——解旋酶; 拉链拉开后,单独的齿——碱基; 拉链完全拉开后,看作两条脱氧核苷酸链。
(2)把蓝色拉链当作亲代DNA,红色拉链当作合成新DNA的原料(游离的脱氧核苷酸),对照课本介绍,模拟并简述复制的过程。(3)分组模拟,合作学习。学生代表上讲台边讲解边模拟。
(4)再次播放DNA复制的动画,对刚才的内容进行补充说明(特别要强调的是,新链中的核苷酸是一个个接上去的,而不是像拉链一样成一条链之后再接上去。归纳出复制三点过程:①解旋提供准确模板②合成互补子链③子、母链结合盘绕形成新DNA分子。并再一次总结DNA复制所需要模板、原料、能量、酶。
(三)归纳总结:
从DNA分子复制方式,复制所需要条件,复制过程等多维度进行总结,构建完善的知识体系,并最终理解DNA复制在遗传学中的地位。
(四)反馈练习
设计5道原创练习题:即有关半保留复制及DNA复制时期、场所、条件及过程的习题。
通过以上练习使学生进一巩固本节课的重点与难点知识。
1.某双链DNA分子带有15N同位素标记,以该DNA为模板在含14N的试管中进行复制实验,连续复制5代之后,试管中带有15N同位素标记的DNA占总量的比例为。
A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16 【设计意图】 巩固DNA半保留复制的实验,理解:不论复制多少代含有母链的只有两条。
2.将下面关于DNA复制过程的步骤排序:
①互补碱基对之间氢键断裂②互补碱基对之间形成氢键③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构。【设计意图】更好地掌握DNA复制的过程。
3、有关DNA复制的叙述,不正确的是。A.解旋完毕后再复制 B.可发生在卵原细胞形成初级卵母细胞时 C.复制包括母链和子链的螺旋化 D.复制过程需要能量
【设计意图】考查DNA复制的特点,时期以及条件。
4、某些药物可以抑制肿瘤细胞的增殖,从而达到控制癌症 的目的。这些药物作用于细胞周期的
A 间期 B 前期 C 中期 D 不能确定 【设计意图】考查DNA复制的时期。
5、DNA的复制不可能发生在
A、细胞核中
B、叶绿体中 C、线粒体中 D、高尔基体中 【设计意图】考查DNA复制的场所。
最后,说我的板书设计,也是我说课的第四部分,我将这样设计本课的课堂板书。
(五)板书设计 第3节 DNA的复制
一、复制方式的推测: 半保留复制 全保留复制
二、半保留复制的实验证据
三、复制的过程
过程:解旋——合成子链——螺旋 条件:模板、酶、原料、能量等 特点:半保留复制 边解旋边复制
四、意义:传递遗传信息
我认为这样的设计比较直观系统,一目了然。简要体现了教材中的知识点,便于学生理解。
各位领导老师,本节课我以 “教师为主导,学生为主体,以实验为基础,以学法指导为中心,让学生主动地参与到知识形成的整个思维过程中来,并最终达到预期的教学效果。
《国际公关》:如今公关行业迅速发展, 本土公关公司也逐渐成熟, 凯旋公关有何优势?
朱伟基:国际公关公司, 有不同的经验和资源, 这是很难得的, 也这是本土公关公司没有的。我们在欧洲等地方的经验其他公司是无法复制的。DNA是无法复制的, 光看案例是没有用的。我们的D N A要增加本土的, 把握本土市场。本土公司的优势, 我们也没法代替。每个公司应该了解自己最强的地方, 比如Jonathan Kopp就是新媒体方面的专家, 帮助奥巴马赢了总统。这种经验是其他公司无法复制的。
《国际公关》:未来的公关市场发展趋势是什么?
【关键词】 DNA的结构 DNA的复制
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2013)08-023-01
一、电话教学目标
1. 知识目标:概述DNA分子的复制过程。探讨DNA复制的生物学意义。
2. 能力目标:通过介绍科恩伯格、米西尔森、斯塔尔的实验,引导学生分析、比较、推理、归纳,培养学生科学性思维的能力。
通过小组分析讨论实验结果,培养学生自主探讨、合作学习的能力。通过自学课文,培养学生识图能力和自学能力。
3. 情感态度与价值观目标:通过揭示DNA结构和功能的相互统一,对学生进行辩证唯物主义世界观教育。通过分组探究活动,培养学生的协作意识和科学态度。
二、教学重点和难点
教学重点:探究DNA分子复制的方式及复制过程。
教学难点:DNA分子的复制过程及办保留过程实验分析。
三、教学过程
1. 将“问题探讨”作为情景,引入新课
导入:上节课我们共同学习了DNA结构,作为遗传物质,DNA在结构上应该具备哪些特点?生物的结构与功能总是相互适应的,DNA作为遗传物质应该首先具备什么功能呢?
(板书课题)DNA的复制。
但DNA是不是真的就能复制呢?有什么证据能证明DNA能复制呢?科恩博格设想,细胞呢必需有合成DNA所需的酶。于是他把大肠杆菌碾碎,用其提取液加上四种脱氧核苷酸,其中至少有一种用同位素标记,便于检查结果。再加上一些微量的DNA作为“模板”,(比如小牛胸腺DNA)。把上述混合液在有镁离子存在的条件下于37C温度下静置30分钟,发现防渗性物质进入DNA部分,说明有新DNA合成。新合成的DNA分子用过滤沉淀法提纯后,科恩伯格测定了产物DNA的碱基组成,发现它们同模板DNA组成惊人相似。
剖析试验,分析得出DNA分子复制的条件和特点。
⑴DNA可以复制吗?实验中哪些信息支持此结论?⑵DNA复制需要哪些原料?(3)如果不加入“模板”DNA,DNA可以合成吗?
2. 层层设疑,导入剖析经典实验
这个实验说明了DNA复制的微观过程吗?如果没有你能根据所学过的知识设计一个DNA 复制的模型吗?当时科学家设计的模型又是什么呢?(投影播放三个模型)①全保留复制模型:作为模板的DNA的两条母链分开,分别复制形成两条DNA子链,此后两条母链彼此结合,恢复原状,新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。②弥散复制模型:亲代DNA双链被切成双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链又以某种方式聚集成“杂种链”。③半保留复制:在复制过程中,原来双螺旋的两条链并没有被破坏,它们分成单独的链,每一条旧链作为模板再合成一条新链,这样在新合成的两个双螺旋分子中,每个分子中都有一条旧链和一条新链。
让同学们仔细阅读三个模型,同时分组讨论对三个模型的理解和认识。让小组代表把他们的理解画在黑板上。
问题:DNA复制到底是一个什么样的过程?我们能否设计一个实验验证呢?DNA 是肉眼看不到的,如何才能分辨出那个DNA是原来就存在的,还是新形成的呢?
通过科恩伯格的实验同学们可以想出同位素标记法,分步演示米西尔森和斯塔尔的实验1957年美国的米西尔森和斯塔尔采用稳定的同位素15N作DNA标记,15N可以导致DNA分子密度显著增加这样可以通过密度梯度离心将不同的DNA分子区分开来。通过层层设疑引导学生画出“轻链”“重链”“混合链”离心后在试管中的位置。如:同学们想一想;如果两条链都用15N标记的DNA分子与用14N 标记的DNA分子相比哪一条较轻,离心的话哪一种在底部?
先播放亲代的离心结果让同学们感受一下成功的喜悦。然后播放第二步试验,但不显示实验离心结果,让同学们根据所学预测不同模型的离心结果。如:①如果DNA复制是全保留复制,离心结果如何?②如果DNA复制是弥散复制,离心结果如何?③如果DNA复制是半保留复制,离心结果如何?而后显示出真实的实验结果,引导同学们排除全保留复制模型。然后播放第三步同樣不显示离心结果,让同学们预测弥散复制与半保留复制各会有什么样的结果。如:同学们预测一下,如果是弥散复制会是什么结果?如果是半保留复制又是什么结果?而后显示真实的离心结果,排除弥散复制模型。得出DNA复制半保留复制模型。
3. DNA的复制过程
自学导读:向同学们展示DNA分子复制示意图。阅读P63~P64 三小段文字,找出复制的概念、时间、条件、过程、结果、意义,完成结构化知识图表。
概念:___________,___________。时间:___________,___________。
条件:___________,___________,___________,___________。
过程:___________,___________。结果:___________,___________。
意义:___________。
播放DNA分子复制的flash动画过程,形成感性认识。
4. 知识巩固
1. 用标记有15N的一个双链DNA分子,在14N的培养液中进行两次复制后,其后代的DNA分子单链中,含14N和15N的比值为( ).
A. 1:1 B. 2 :1 C. 3:1 D. 4:1
2. 下列关于DNA分子复制的叙述中,正确的是( ).
A. 把信息从基因传递给染色体 B. 代与代之间的信息传递
C. 按照基因的指导产生蛋白质 D. 释放糖类中的能量
小结:a. DNA分子的复制是一个半保留复制过程。b. 复制时边解旋边复制。c. 复制过程中母链与子链之间严格遵循碱基互补配对原则。
课下思考:DNA分子复制时,原来两条链之间氢键要打开,DNA的稳定性是否改变。
1、“问”是所有科学探究的源头,有效地创设问题情境,可以充分激发学生的探究欲望,发挥学生的主观能动性和创造力,让学生主动地获取知识。本课笔者对科学史资料进行充分挖掘,精心创设问题情境,设计针对性问题,以问诱思,让学生充分体悟经典实验中所蕴含的科学研究方法,学生通过思考、讨论、交流等方式进行探究学习,培养了学生的创新精神、分析问题和解决问题的能力。同时,教师本人也作为一个合作者,师生一起兴趣盎然,共同经历科学家的探究历程。本节课较圆满地体现了新课程理念,整节课,学生主体地位能很好体现,期间,教师的主导地位不仅没弱化,在学生活跃的思维、积极的参与下反加强了。
2、本节课遗憾之处,由于知识积累不足、生物科学素养较低,学生对科学史中用到的材料和技术手段往往感觉陌生,尽管老师的问题精心设计,问题情境巧妙创设,但部分学生仍有力不从心之感。一些问题学生未能充分思考,学生讨论不充分,与新课程理念倡导的同伴合作学习有些背离。另外,一些问题的设计仍需进一步推敲,合理调整跨度,务求使学生的思考更有价值更有效。
(一)执教:武高生物组 潘修义
一、素质教育目标
(一)知识教学点
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.理解DNA复制的全过程及其复制图解。
6.DNA复制的必需条件、复制时期和复制的生物学意义。(二)能力训练点
1.培养自学能力:在自学中去领悟知识,去发现问题和解决问题。
2.培养观察能力、分析理解能力:通过计算机多媒体软件和DNA结构模型观察来提高观察能力、分析和理解能力。
3.通过讨论交流培养学生口头表达能力和逻辑思维能力。
4.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。
(三)德育渗透点
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、疑点及解决办法
1.教学重点
(1)DNA的双螺旋结构。
(2)碱基互补配对原则及其重要性。(3)DNA分子的多样性。(4)DNA复制的过程及特点。2.教学难点
(1)DNA的空间结构特点及其结构与功能的关系。(2)DNA复制的过程及子代DNA的分配。3.教学疑点
DNA分子中只能是A—T、C—G配对吗?为什么? 4.解决办法
(1)充分发挥多媒体的独特功能,把DNA的化学结构、空间结构和DNA的复制过程等重难点知识编制成多媒体课件。将这些很难理解掌握的重点、难点知识变静为动,变抽象为形象,转化为易于吸收的知识。
(2)培养提高学生的识图能力、思维能力,使其善于分析问题,解决问题,能够通过讨论交流将知识化难为易。
(3)DNA分子中只能是A—T、C—G吗?根据互补配对原则将这个疑点知识编制成形象逼真的课件展示,使学生一目了然。
三、课时安排
2课时。
四、教学法
多媒体教学组合模式,采用自学、讨论与讲述法。
五、教具准备
1.自制的DNA结构与复制课件。2.DNA空间结构模型。
六、学生活动设计
1.自学DNA的结构和DNA复制的全部内容。2.质疑讨论、分组讨论和全班讨论相结合。
3.采取提问查漏补缺,作业练习和归纳总结等方法,巩固所学的新知识。
七、教学过程设计
第一课时(一)明确目标
1.使学生了解DNA的化学结构中,组成它的化学元素、化合物以及基本单位是什么? 2.理解并掌握DNA的空间结构及其结构特点。
3.掌握碱基互补配对原则和各碱基在DNA分子中所占的比例关系。
4.理解DNA分子的稳定性、多样性和特异性与丰富多采的生物界的关系。(二)重点、难点的学习与目标完成过程
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为什么能起遗传作用呢?首先我们来学习DNA的结构。
1.DNA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。
①DNA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。
②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:一个脱氧核糖(C5糖)、一个含氮碱基和一个磷酸。③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(A)脱氧核苷酸;鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸;胞嘧啶(C)脱氧核苷酸;胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸。
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)。
④DNA是多脱氧核苷酸链。
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。
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 学生探索求新知:
①DNA具有规则的双螺旋结构。DNA的双螺旋结构,脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧,形成两条主链,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。
②碱基互补配对原则(播放多媒体课件): 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。
老师编成顺口溜,便于记忆:A配T、T配A、G配C、C配G,少了一个配不齐。讲 述:思维训练题(一)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碱配对。
思维训练题(二)为什么只能是A—T、G—C,不能是A—C,G—T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的摩尔数比例均为1∶1。
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 [ ] A.11% B.22% C.28% D.44% 答案:C。(3)DNA的特性
师生双边话:讨论与点拨相结合。
①稳定性: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。
②多样性: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
10060千变万化的。如一个DNA分子中有100个四种不同的碱基,它的排列方式有4=1.61×10种。实际上构成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。
③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。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。
(三)总结、扩展
1.各小组将本节课内容进行归纳小结,再次解决疑难知识点,然后由各组推荐中心发言人交流总结,相互启迪,加深对新知识的理解和记忆。
2.根据碱基互补配对原则,在A≠G时,双链DNA分子中,下列四个式子中正确的是 [ ] A. B.
C. D. 答案:B。
3.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。4.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。
1.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)交流课题研究中搜集的分子结构模型建立过程的相关资料,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。
2.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。
3.教学用具 多媒体
4.标签
必修,生物,苏教版
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?
【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、15N、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。
课堂小结
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。
课后习题
1.下列DNA分子各种碱基数量比中,因生物种类不同而有区别的是()A.(A+T)/(G+C)B.(A+G)/(T+C)C.(A+C)/(T+G)
D.A/T 2.一双链DNA分子中,胸腺嘧啶占全部碱基的23.8%,则A+C的含量是()A.76.2%
B.50%
C.23.8%
D.26.2% 3.如图是DNA分子结构模式图,请据图回答问题:
参考答案: 1.A 【解析】B、C、D比值都为1,无特异性。2.B 【解析】
试题分析:DNA双链中A=T、G=C,A+G+C+T=1,所以A+C的含量是50%。考点:考查DNA分子中碱基的比例。
点评:难度较小,理解DNA双链中A=T、G=C。3.(1)胸腺嘧啶
脱氧核糖
磷酸(2)[9]氢键
(3)[7]胸腺嘧啶脱氧核苷酸(4)[8]碱基对(5)规则的双螺旋结构
沃森和克里克
板书
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
关键词:DNA复制;细胞分裂;考查点
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2015)07-256-02
一、考查染色体放射性标记的情况
例1蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期,其染色体的放射性标记分布情况是(B)
A、每条染色体的两条单体都被标记
B、每条染色体中都只有一条单体被标记
C、只有半数的染色体中一条单体被标記
D、每条染色体的两条单体都不被标记
解析:假设未标记的根尖细胞的一条染色体表示为(AA), AA表示两条不含有3H标记的DNA链,该染色体复制后在分裂前期、中期可表示为(Aa)×(Aa),×表示两条染色单体连接在一起,a表示新合成的具有3H标记的子链,后期染色体则可表示为(Aa),第一次细胞分裂后子细胞中的染色体可以表示为(Aa),在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期,其染色体可以表示为(AA) ×(Aa),即每条染色体中都只有一条单体被标记。
总结:未进行放射性标记的某细胞在含有放射性物质的培养基中,第一次分裂时,前期、中期细胞内每条染色体的两条单体均被标记,后期细胞内每条染色体都有标记(其DNA的一条链有标记)。然后,在不含放射性物质的培养基中进行第二次分裂时,细胞内前期、中期每条染色体中有一条单体有标记,而后期细胞内只有半数的染色体具有标记。
二、考查某分裂时期有放射性的染色体数目
例2用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体条数和被32P标记的染色体条数分别是(C)
A.中期20和20、后期40和10 B.中期20和10、后期40和20
C.中期20和20、后期40和20 D.中期20和10、后期40和10
解析:假定标记的玉米体细胞中的某染色体表示为(AA),AA表示两条含有32P标记的DNA链,a表示新合成的不具有32P标记的子链,在不含32P的培养基中该细胞第一次分裂,染色体复制后在分裂前期、中期可表示为( Aa)×(Aa),×表示两条染色单体连接在一起,后期着丝点分裂后则表示为(Aa),第一次细胞分裂后子细胞中的染色体可以表示为(Aa),接着复制后到第二次细胞分裂的中期其染色体可以表示为(Aa) ×(aa),后期着丝点分裂后,一条为(Aa),一条为(aa)。因此,在第二次细胞分裂的中期,所有染色体都被标记,后期有一半的染色体被标记,也就是说,在第二次分裂中期和后期被32P标记的染色体条数分别是20和20。
总结:全部染色体都有放射性标记的某细胞(含有m条染色体)在不含有放射性物质的培养基中,第一次分裂时,前期、中期细胞内有标记的染色体为m条,后期细胞内有标记的染色体为2m条(其DNA的一条链有标记)。第二次分裂时,细胞内前期、中期有标记的染色体为m条,而后期细胞内具有标记的染色体为m条。
三、考查具有放射性的子细胞比例
例3现将含有两对同源染色体且核DNA都已用32P标记的一个细胞,放在不含有32P的培养基中培养,若该细胞连续进行4次有丝分裂,则含32P的子细胞数量最少和最多分别是(B)
A.2、16 B.2、8 C.4、8 D.4、16
解析:根据题意,细胞内共有4条染色体,DNA双链被标记(共8条链),这8条链将分布在8个子染色体中。细胞连续分裂四次,将出现16个子细胞,第一次分裂时产生的两个子细胞的所有染色体均有放射性,而以后的分裂中,如果带有放射性的染色体全部进入一个子细胞,则最少有2个细胞含有32P;如果8条标有32P的链分别分配到8个子细胞中,则最多8个细胞含有32P。
总结:一个细胞中的所有染色体(假定染色体数目为m)上的DNA分子被放射性标记后,经过n次细胞分裂,产生的子细胞数目为2n,带放射性的染色体总数为2m,子细胞中带放射性的比例情况如下:
①若2n≤2m,则带放射性的子细胞最大比例为1(每个子细胞中至少有1条放射性染色体),最小比例为1/2n-1(有放射性的染色体集中分布在2个子细胞中)。
②若2n﹥2m,则带放射性的子细胞最大比例为m/2n-1(每个子细胞中最多有1条放射性染色体),最小比例为1/2n-1(有放射性的染色体集中分布在2个子细胞中)。
四、考查突变基因的走向
例4若一个卵原细胞的一条染色体上,β-珠蛋白基因编码区中一个A替换成T,则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是____。
解析:将β-珠蛋白基因的两条链表示为BB,同时也将(BB)代表其所在的染色体。其中一条链的A替换成T,记作b,以b为模板复制出来的基因异常,记作bb,则复制后的该染色体可表示为(bb)×(BB),×表示两条染色单体连接在一起,由于减数第一次分裂后期同源染色体分离,该染色体进入次级卵母细胞的概率为1/2,由于减数第二次分裂后期,染色单体分开,染色单体(bb)进入卵细胞的概率为1/2,由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是1/4。
总结:如果某个基因的一条链突变,则复制的基因中一半正常,一半异常。减数第一次分裂后期同源染色体分离具随机性,1对同源染色体中的每条染色体移向某一极的概率为1/2。有丝分裂后期染色单体分开后移向两极时也是随机的,1对姐妹染色单体中的每条移向某一极的概率为1/2。
巩固练习:
1、假定体细胞的染色体数是10,将体细胞放入含有3H-胸腺嘧啶的培养液中培养,请推测其中一个细胞进行一次DNA复制后,该细胞分裂后期将有____条染色体被标记。
2、用32P标记了小鼠一个精原细胞(含40条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在减数第二次分裂的中期、后期,被32P标记的染色体条数分别是____。该精原细胞形成的四个精细胞中具有放射性的比例为____。(不考虑交叉互换)
3、取染色体被32P标记的蛙(正常体细胞有26条染色体)的精子与未标记的卵细胞受精,不考虑染色体变异,则第二次卵裂结束及原肠胚时期,最多分别有____个和____个细胞有放射性。
4.2复习设计
因为是高三
(5)通过实验得到什么结论?
(二)RNA也是遗传物质
1.烟草花叶病毒和车前草病毒的实验
(三)DNA是主要的遗传物质
1.具有细胞结构的生物(无论是原核还是真核)其遗传物质都是DNA。
2.不具有细胞结构的生物——病毒:多数遗传物质是DNA,如T2噬菌体。少数遗传物质是RNA,如HIV病毒,SARS病毒。
3.针对整个生物界来说,绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。
五、教后反思
(1)夯实基础是复习备考的首要任务,教师在教学过程中要引导学生对基础知识进行反思,完成基础知识的系统梳理,同时要注意细节辨析,强调重点和突破难点,通过典型例题帮助对重点和难点的理解,做好对核心概念和重要原理的全面复习。
本节教学中,引导学生重温科学家所做的实验,使学生重温科学研究的过程,理解实验原理、方法步骤,在讨论交流的基础上对实验结论进行领悟和延伸。
(2)教师应设计相关知识的变式,做相应的拓展,以深化学生所学的知识,提高学生对重点知识的理解和难点的化解。
本节教学中,通过设置问题串、实验流程图解法让学生讨论来达到此目的。
(3)适当引导学生对不同章节中相关联知识进行联系,使知识慢慢综合化,学生慢慢能力化。
本节教学中,引导学生联系DNA的复制和基因控制蛋白质的合成;联系细菌的培养技术,物质的提取、分离技术等。
(4)引导学生对典型例题特进行反思,同时使知识应用灵活化、方法化。本节教学中,通过典型例题和学生自主演练达到知识的灵活应用。
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