1、第 18讲 DNA 分子的结构、复制及基因的本质一、考纲要求：1.DNA分子结构的主要特点()。2.DNA分子的复制()。3.基因的概念()。二、教学目标：1.了解 DNA分子结构的主要特点和 DNA双螺旋结构模型的制作； 2.了解 DNA复制的过程； 3.知道基因是有遗传效应的 DNA片段； 4.了解 DNA分子具有多样性和特异性。 素养培养目标：1生命观念：通过掌握 DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展。2科学思维：通过 DNA分子中的碱基数量和 DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。3科学探究：通过 DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力。三、教学
2、重、难点：1.教学重点：DNA分子结构的主要特点和 DNA双螺旋结构模型的制作； DNA复制的过程； 基因是有遗传效应的 DNA片段； DNA分子具有多样性和特异性。 2.教学难点：DNA分子结构的主要特点和 DNA双螺旋结构模型的制作； DNA复制的过程； 脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。四、课时安排：2 课时五、教学过程：考点一 DNA 分子的结构及相关计算（一）知识梳理：（学生自主看书填空、课堂学生间交流反馈纠正）1DNA 分子的结构层次巧记 利用数字“五、四、三、二、一”巧记 DNA分子的结构2DNA 分子的结构特点(1)多样性：具 n个碱基对的 DNA具有 4n种碱基对排列顺序。(
3、2)特异性：如每种 DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等。3DNA 分子中的碱基数量的计算规律(1)在 DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即 AGTC。(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个 DNA分子中都相同，即若在一条链中 m，在互补链及整A TG C个 DNA分子中 m。A TG C(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个 DNA分子中为 1，即若在 DNA分子的一条链中a，则在其互补链中 ，而在整个 DNA分子中 1。A GT C A GT C 1a A GT C（二）基础训练（课前完
4、成，课上提问）：讲义 P147（三）拓展（教师精讲）分析 DNA分子结构图像(1)一个 DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团？提示 2 个。(2)图中能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？提示 不能。(3)图中碱基之间是如何连接的？ 提示 双链 DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对，而同一条链上核苷酸之间是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连的。(4)解旋酶作用于哪个部位？限制性核酸内切酶和 DNA连接酶作用于哪个部位？提示 解旋酶作用于，限制性核酸内切酶和 DNA连接酶作用于。(5)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？提示 初 步 水 解 的 产 物 是 4种 脱 氧 核 苷
5、 酸 ， 彻 底 水 解 的 产 物 是 磷 酸 、 脱 氧 核 糖 和 4种 含 氮 碱 基 。(6)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型？提示 根据碱基的种类确定是 DNA还是 RNA，若含有碱基 U则是 RNA，若含有碱基 T而不含有碱基 U，则是DNA；根据碱基的比例确定是单链还是双链，若嘌呤数/嘧啶数1，则一般是双链，若嘌呤数/嘧啶数1，则是单链。(7)若某双链 DNA分子含有 200个碱基，一条链上 ATGC1234，则该 DNA分子碱基排列方式共有 4100种，对吗？提示 错。四、课堂精练：学生当堂完成，互评，教师协助精练一 DNA分子结构分析下列关于 DNA分子结构的叙述，正
6、确的是( C )ADNA 分子是以 4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构BDNA 分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基CDNA 分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对DDNA 分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连精练二 DNA分子结构的相关计算(2017南通模拟)某双链 DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比率为 a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为 b，则( B )A互补链中含 2个游离的磷酸基团B互补链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为 aC互补链中鸟嘌呤占该链碱基的比率为a b2D以互补链为模板转录产生的某 mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比率为 a考点二 DN
7、A 分子的复制及基因的概念（一）知识梳理：（学生自主看书填空、课堂学生间交流反馈纠正）1DNA 分子的复制(1)方式推测：沃森和克里克提出假说：DNA 分子复制方式为半保留复制。(2)实验证据实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。实验原理：含 15N的双链 DNA密度大，含 14N的双链 DNA密度小，一条链含 14N、一条链含 15N的双链 DNA密度居中。实验假设：DNA 以半保留的方式复制。实验预期：离心后应出现 3条 DNA带。重带(密度最大)：两条链都为 15N标记的亲代双链 DNA；中带(密度居中)：一条链为 14N标记，另一条链为 15N标记的子代双链 DNA；轻带(密度最小)
8、：两条链都为 14N标记的子代双链 DNA。实验过程过程分析：立即取出，提取 DNA离心全部重带。繁殖一代后取出，提取 DNA离心全部中带。繁殖两代后取出，提取 DNA离心1/2 轻带、1/2 中带。实验结论：DNA 的复制是以半保留方式进行的。(3)复制过程概念：以亲代 DNA为模板，合成子代 DNA的过程。时间：有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期。图解特点：边解旋边复制。方式：半保留复制。结果：形成两个完全相同的 DNA分子。意义：将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。保障：DNA 具有独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进
9、行。（二）基础训练（课前完成，课上提问）：讲义 P147（三）拓展（教师精讲）分析 DNA复制过程(1)图示中的解旋酶和 DNA聚合酶各有什么作用？提示 前者使氢键打开，DNA 双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行图示过程呢？提示 蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行 DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行 DNA分子的复制。(3)上图所示 DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子 DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子 DNA将于何时分开？提示 染色体复制后形成两条姐妹染色单体
10、，刚复制产生的两个子 DNA分子即位于两条姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两个子 DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两条姐妹染色单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。(4)现将含 15N的大肠杆菌转移到氮源为 14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的 DNA分子将分布在试管中的不同位置上。请预测绘出若 DNA的复制方式为下图所示的全保留方式或分散方式复制时，连续繁殖两代(和)的实验结果中各带的分布图像(重带、中带和轻带)。提示 四、课堂精练：学生当堂完成，互评，教师协助精练一
11、透过新情景辨析 DNA分子复制真核细胞中 DNA复制如下图所示，下列表述错误的是( C )A多起点双向复制能保证 DNA复制在短时间内完成B每个子代 DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代C复制过程中氢键的破坏和形成都需要 DNA聚合酶的催化DDNA 分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则精练二 DNA半保留复制的实验证据延伸分析5细菌在 15N培养基中繁殖数代后，使细菌 DNA的含氮碱基皆含有 15N，然后再移入 14N培养基中培养，抽取其子代的 DNA经高速离心分离，如图为可能的结果，下列叙述错误的是( A )A第一次分裂的子代 DNA应为B第二次分裂的子代 DNA应为C第三次分裂的子代 DNA应为D亲代的 DNA应为六、布置作业：1.讲义：P151 重温高考，演练模拟2.课时作业：P3353.选做：P336七、教学反思：
