1、江南中学生物学科教学设计课题 4.2 DNA 分子的结构和复制 授课人 马亚莉课时安排 2 课时 课型 新授授课时间 5.27课标依据 概述 DNA 分子结构的主要特点；概述 DNA 分子的复制教材分析 它与高中生物必修一生命的物质基础中的化合物和细胞分裂中 DNA 和染色体复制的基础知识相联系，同时也是学习高中生物必修第二册中生物的遗传和变异理论及高三选修教材遗传与基因工程的基础。这部分内容几乎是每年高考都有所涉及的，所以复习好本节是很关键的。通过科学有效的复习不但可以理解本节知识点还可以进一步加深高三学生对其它章节相关知识点的理解和掌握。学情分析 本节课内容较为抽象，DNA 分子的结构需要
2、通过平面图来讲解 DNA的基本单位脱氧核苷酸，以及碱基对之间的关系，双螺旋结构需要立体动态图来加深理解，DNA 分子的复制过程是一个动态的过程，学生对于这种过程通常在脑海中难以建立起连贯的思维逻辑，这就需要教师在讲解的过程中进行构建，加深学生的理解记忆。知识与能力（1）阐述 DNA 分子的基本单位。（2）概述 DNA 分子双螺旋结构的主要特点。（3）阐明碱基互补配对原则及其生物学意义。过程与方法（1）收集 DNA 分子结构模型的建立过程的材料。（2）评价 DNA 分子结构模型的建立过程。三维目标情感态度与价值观（1）探讨 DNA 分子结构模型的建立过程，体验互助合作的科学精神。（2）制作 DN
3、A 分子双螺旋结构模型，体验科学家科学探索的精神。教学重点：DNA 分子的双螺旋结构DNA 分子的复制教学重难点教学难点：DNA 分子的双螺旋结构特点和半保留复制方式教法与学法探究的教学模式信息技术应用分析知识点 学习目标 媒体内容与形 使用方式 媒体来源式DNA 分子的结构 概述 DNA 分子的结构特点 PPT 教师播放 下载DNA 分子的复制概述 DNA 分子的复制特点 PPT 教师演示 教师制作教学活动设计师生活动 设计意图 批注当堂检测有效练习第 1 课时创设：北京中关村科技园区的标志是呈双螺旋造型的 DNA 雕塑。看似麻花卷的 DNA 为什么能成为高科技的标志？它是怎么储存遗传信息？
4、又是怎样决定生物性状的？DNA 分子的化学成分依托第一章知识，采用提问形式，引导学生回忆核酸的相关内容，总结构成 DNA 的组成元素、基本单位及构成基本单位的三种分子：A、DNA 的中文名称是？脱氧核糖核酸。B、核酸有两种，除了 DNA 外，还有RNA。RNA 又叫？核糖核酸。C、核酸是由哪些元素组成的？C、H、O、N、P 五种元素。D、构成核酸的基本单位是什么？核苷酸。E、因此核苷酸也有两种：一种是构成 RNA的基本单位核糖核苷酸；另一种是构成 DNA的基本单位脱氧核糖核苷酸。F、一个脱氧核糖核苷酸由一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。通过知识回顾，巩固加深上节课所学染色体结构变
5、异的讲解主要让学生能够区分出倒位和易位。三 DNA 分子的结构创设：DNA 是一种高分子的化合物，它是由许多个脱氧核苷酸连接而成的。下面进一步观察 DNA 的平面结构和空间结构。问题：观察 DNA 由几条链构成？这两条链的位置关系如何？它们的方向一致吗？它具有怎样的立体结构？问题：DNA 的基本骨架由哪些物质构成？分别位于 DNA 的什么部位？问题：什么是碱基互补配对原则？碱基对位于 DNA 的什么位置？学生绘制 DNA 分子平面结构图（规定：碱基数 4 对，碱基种类自选） 。目的：A、巩固以下知识点：脱氧核苷酸中三种成分的连接方式；DNA 由两条反向平行排列的多核苷酸链组成；磷酸和脱氧核糖交
6、替连接排列在 DNA 分子外侧，碱基对排列在内侧；碱基互补配对原则。B、通过学生自己绘制的图形与其他同学的比较，总结 DNA 结构的共同点和差异性，为理解 DNA 结构的多样性和特异性埋下伏笔。学生计算：4 对碱基，DNA 分子的种类数有多少种？若碱基为 4000 对呢？四 运用碱基互补配对原则，总结碱基计算规律（1）双链 DNA 分子中：A=T，C=G；嘌呤（A+G）=嘧啶（C+T） ；两个不互补配对的碱基之和比值等于 1，即 A+G/C+T=1。 （双链 DNA 分子中，所有的嘌呤之和与所有的嘧啶之和有什么关系？对于单链的 DNA，这种关系成立吗？）（2）一条链上某碱基总数等于另一互补链中
7、与它互补配对的碱基总数。第 2 课时DNA 分子的复制设置以下问题情境，导入本课题： 什么是遗传？亲代的性状传给后代的现象。子代与亲代为什么相似？子代从亲代继承了遗传物质 DNA。由此引出：遗传信息从亲代传递给子代是通过 DNA 分子的复制来完成的。同时得出 DNA分子的复制的概念。染色体复制包括 DNA 复制和有关蛋白质的合成DNA 复制的时期：有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。DNA 是遗传信息的载体，DNA 分子中特定的核苷酸排列顺序代表遗传信息。遗传信息通过 DNA 分子的复制由亲代传递给子代。合成 DNA 时，必须有原来存在的分子为模板DNA 复制需要模板 DNA。DNA 复制是
8、生物体内合成 DNA 的过程。DNA 是由脱氧核苷酸组成的DNA 复制需要原料脱氧核苷酸（四种） 。DNA 复制是生物体内复杂的化学反应，回忆新陈代谢发生的两大条件DNA 复制需要能量和酶（解旋酶和 DNA 聚合酶） 。对 DNA 复制的推测教师：DNA 有两条链，当时科学家猜想可能有以下两种复制方式：全保留复制和半保留复制。投影图解这两种 DNA 复制方式。教师：科学家认为 DNA 的复制方式是半保留复制，并设计了实验证明。思考：实验设计的关键是什么？学生：能够区分亲代与子代的 DNA。DNA 半保留复制的实验证据教师：（投影）阅读教材 P52-P53 页，结合图 3-12 了解实验方法、过
9、程和结果。思考问题：（1）实验方法是？用哪种元素进行标记？（2）如何将碱基组成相同但质量不同的DNA 区分开？（3）如何区分亲代与子代的 DNA 分子？学生：（1）同位素标记法 N（2）密度梯度离心法（3）根据试管中 DNA 所在的位置教师：投影实验过程，并进行讲解。教师：通过这个实验得出的结论是什么？学生：DNA 的复制方式是半保留复制。教师：我们已经知道了 DNA 的复制方式是半保留复制，下面就来学习一下 DNA 分子复制的过程。第二课时DNA 分子的复制过程引入：DNA 是双螺旋结构，碱基对位于 DNA结构的内侧，复制如何进行？边解旋边复制。DNA 复制过程中，DNA 的双螺旋结构有没有
10、变化？引出解旋的概念、条件和边解旋边复制的特点。DNA 是如何提供复制模板的？以解开的每条母链为模板，暴露出内侧的碱基。DNA 是如何复制碱基的排列顺序的？DNA 复制遵循碱基互补配对原则。子代 DNA 的结构有何特点？半保留复制方式。DNA 复制完成后，亲代 DNA 是否存在？亲代 DNA 的两条多核苷酸链是否存在？亲代 DNA 不论复制几次，它的两条母链不会消失，始终存在于两个子代 DNA 中。板画和例题以加深对 DNA 复制过程、DNA 半保留复制方式的理解。例题在氮源为14N 培养基上生长的大肠杆菌，其DNA 分子均为 14NDNA（对照） ；在氮源为 15N 培养基上生长的大肠杆菌，
11、其 DNA 分子均为15NDNA（亲代） 。将亲代大肠杆菌转移到含 14N 培养基上，再连续繁两代（和） ，用密度梯度离心方法分离，得到结果如下图：请回答：由实验结果可推测第一代（）细胞 DNA分子中一条链是 ，另一条链是 。将第一代（）细菌转移到含 15N 培养基上繁殖一代，将所得到细菌的 DNA 用同样方法分离。请参照该图，标出 DNA 分子可能出现在试管的位置。DNA 分子复制的特点及有关计算 复习提问1. 特点 边解旋边复制：即解旋 合成子链 新链与模板链盘旋成双螺旋结构 半保留复制：新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来 DNA 分子中的一条链（模板链） 。2 .假设将 1 个全
12、部被 15N 标记的 DNA 分子(0 代)转移到含 14N 的培养基中培养 n 代，结果如下：1DNA 分子数 (1)子代 DNA 分子总数2n 个 (2)含 15N 的 DNA 分子数2 个(3)含 14N 的 DNA 分子数2n 个 (4)只含 15N 的 DNA 分子数0 个(5)只含 14N 的 DNA 分子数(2n2)个 【合作释疑】 消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸 m 个：经过 n 次复制需要消耗该脱氧核苷酸 个。 在第 n 次复制时，共需消耗该脱氧核苷酸 个。作业布置第一课时课时作业十五第二课时课时作业十六板书设计第一课时第二课时对 DNA 复制的
13、推测1、半保留复制的实验证据2、DNA 的复制过程1、概念：2、时间：3、场所：4、条件：模板、酶、原料、能量等5、过程：边解旋，边复制 碱基配对，形成子链 子链与母链结合，构成新的 DNA 分子6、特点：边解旋，边复制 半保留复制7、意义：教学反思第一课时本节课我上课时把 DNA 分子模型带到教室，学生对于模型很感兴趣，对照模型我讲解了 DNA 的分子结构和特点，学生对于知识的掌握比我想象的要快，习题的完成也很顺利，我认为这种记忆性知识应该多给些时间让他们自己去进行消化。第二课时效地创设问题情境，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。本人精心创设问题情境，设计针对性问题，以问诱思，培养了学生的分析问题和解决问题的能力。但是，上课过程中本人给予学生思考的时间过短，使学生思考不够，讨论不充分，学生主体地位未能很好体现，所以导致学生参与性与积极性不够。本节课遗憾之处，教师在“预设”与“生成”上，处理不当。尽管老师的问题精心设计，但是只预设问题的正确答案，对于课堂上学生的“生成”性答案忽视，进一步减弱了学生学习与思考的积极性。备注
