42 DNA的结构和DNA的复制 第1课时教案苏教版必修2.docx
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42DNA的结构和DNA的复制第1课时教案苏教版必修2
4.2DNA的结构和DNA的复制第1课时教案(苏教版必修2)
DNA的结构
●课标要求
1.描述DNA分子的结构特点。
2.识记DNA分子结构中有关的数量关系。
如嘌呤碱基和嘧啶碱基间的数量关系;双链DNA分子中,配对的两碱基之和在单、双链中所占比例的关系等。
3.通过制作DNA双螺旋结构模型,加深对DNA分子结构DNA的化学组成、平面结构及立体结构特点的理解和认识。
●课标解读
1.概述DNA分子结构的主要特点。
2.制作DNA双螺旋结构模型。
●教学地位
DNA分子独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力与DNA分子携带和传递遗传信息的功能有密切关系。
本课的内容与有丝分裂、减数分裂、生物的生殖等知识有关系。
纵观近三年的高考,对DNA的元素组成和分子结构及相关计算的考查尤为突出。
●教法指导
1.DNA双螺旋结构属于分子水平且为三维立体结构,对于学生的空间思维能力要求较高,比较抽象。
因此,在教学过程中运用多种多媒体教学手段,展示DNA的空间结构3D动画,化抽象为直观。
2.教学以“基本单位-单链-平面双链-立体空间结构”为主线,逐步深入。
知识间以问题串衔接,环环相扣,主动参与。
建议将后面的碱基对序列的探究整合到了学生自制的DNA模型中,更直观、教学效果更好。
3.建议在分析DNA分子的结构时可归纳为“5、4、3、2、1”,即5种元素:
C、H、O、N、P;4种碱基:
A、T、G、C,相应的有四种脱氧核苷酸;3种小分子:
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基;2条长链:
两条反向平行的脱氧核苷酸链;1种螺旋:
规则的双螺旋结构。
●新课导入建议
1.屏显“9.11事件”图片,展示问题:
(1)怎么样在最短的时间内,把被掩埋在废墟里上千具尸体(的身份)鉴定出来?
(2)为什么检测DNA就可以确定他们的身份呢?
2.DNA的雕塑-矗立在北京中关村高科技园的一个具有独特形状的雕塑,你以前见过这样的雕塑吗?
请同学们仔细观察这个雕塑有什么特点?
这种设计是依据DNA分子的结构还是功能?
那DNA分子究竟有什么样的结构呢?
●教学流程设计
课前自主探究:
阅读教材P59-61相关内容填写“【课前自主导学】知识1-知识3,完成思考交流1、2”。
⇒步骤1:
情景导课:
选择【新课导入建议】中的两种方式中之一创设情景,导出本课时题目—DNA分子的结构。
⇒步骤2:
评价自学效果:
(1)课件打出一个DNA分子的平面结构,思考其中的连接是否完全正确?
(2)分组抢答【正误判断】,并进行校正。
⇒步骤3:
先由学生迅速阅读教材“回眸历史”,课件展示一些问题进行抢答,总结DNA分子的结构组成。
⇓
步骤7:
构建本课时知识网络,诵读【结论语句】,草纸上规范描绘DNA分子的平面结构图,感知结构中的物质连接方式。
完成【当堂双基达标】题目,课下完成【课时作业】。
⇐步骤6:
结合【实验探究】以小组为单位进行DNA双螺旋结构模型的制作,评价制作的质量。
点拨【例1】的【审题导析】,学生自主完成本题解答。
⇐步骤5:
根据DNA中碱基的基本配对关系,推出相应推论,通过【探究2】总结规律,学生分析解答【例2】。
⇐步骤4:
课件展示DNA分子的平面结构图及立体结构图,观察图解结合【探究1】·【问题导思】口述DNA的结构组成及特点。
记忆“54321”口诀,通过【例1】强化提高。
课 标 解 读
重 点 难 点
1.概述DNA分子结构的主要特点。
2.制作DNA双螺旋结构模型。
1.DNA分子结构的主要特点。
(重点)
2.DNA分子中碱基的计算。
(难点)
对DNA结构的认识过程
1.20世纪30年代后期,瑞典科学家们证明DNA是不对称的。
2.1951年美国生物化学家查戈夫定量分析DNA分子的碱基组成,发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量,鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。
3.1952年英国化学家富兰克琳等采用X射线衍射技术拍摄到DNA结构的照片时,确认DNA为螺旋结构,并且由不止一条链构成。
4.1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型。
DNA的结构
1.DNA的结构层次
基本组成元素:
C、H、O、N、P
↓
基本组成化合物:
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
↓
基本组成单位:
脱氧核苷酸(4种)
↓
DNA单链:
脱氧核苷酸链
↓
DNA双链:
DNA分子呈双螺旋结构
2.DNA分子双螺旋结构的主要特点
(1)基本骨架:
脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成DNA的基本骨架。
(2)碱基对:
内侧的碱基通过氢键连接成碱基对,将两条独立的单链连接成一体的双链。
(3)碱基互补配对原则:
碱基对的形成遵循一定的原则——碱基互补配对原则,即A一定与T配对,G一定与C配对。
(4)空间结构:
DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。
1.不同的DNA分子中
或
的值有什么规律?
【提示】 等于1,因为DNA分子中A与T相等,G与C相等。
3.DNA的特性
(1)多样性:
碱基对的排列顺序是千变万化的,排列种数:
4n(n为碱基对对数)。
(2)特异性:
每个特定DNA分子的碱基排列顺序是特定的。
4.DNA的功能
携带遗传信息(DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息)。
2.两条长度相同的DNA分子若有差异,其差异体现在哪些方面?
【提示】 碱基对的排列顺序。
设计和制作DNA分子双螺旋
结构模型
1.制作原理
DNA的脱氧核苷酸双链反向平行,磷酸与脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。
碱基排列在内侧,碱基对通过氢键连接,碱基互补配对。
2.制作程序
(1)设计制作计划,准备材料
↓
(2)绘出DNA模型的设计图
↓
(3)制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基
↓整合
(4)若干个脱氧核苷酸
↓连接
(5)脱氧核苷酸链
↓两条
(6)DNA分子的平面结构
↓旋转
(7)DNA分子双螺旋结构
1.DNA分子中的碱基数等于脱氧核苷酸数。
(√)
2.DNA分子中脱氧核糖和碱基交替连接,排列在外侧。
(×)
【提示】 脱氧核糖和磷酸交替连接。
3.DNA分子中A+G=T+C。
(√)
4.G和C的比例高的DNA分子,结构的稳定性低。
(×)
【提示】 G和C之间3个氢键,A和T之间2个氢键,G和C的比例高的DNA分子,结构的稳定性高。
5.一个DNA分子中有4000个碱基,这些碱基的可能排列方式为44000种。
(×)
【提示】 42000种。
DNA的双螺旋结构
【问题导思】
①作为遗传物质的DNA分子具有什么样的结构?
②DNA分子是怎样携带遗传信息的?
1.结构特征
口诀:
“双螺旋结构,极性反向平行;碱基互补配对,排列顺序无穷。
”
2.结构层次
3.结构特点
(1)稳定性:
脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变,两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性:
碱基对的排列顺序多种多样。
(3)特异性:
每个DNA都有特定的碱基对排列顺序。
注意:
DNA分子的多样性和特异性从分子水平说明了生物体具有多样性和特异性的原因。
(2013·镇江一中高一月考)下面关于DNA分子结构的叙述中,错误的是( )
A.每个双链DNA分子中嘌呤数=嘧啶数
B.每个碱基分子上均直接连接着一个磷酸和一个脱氧核糖
C.每个DNA分子中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数
D.双链DNA分子中的一段含有40个胞嘧啶,就一定会同时含有40个鸟嘌呤
【审题导析】
(1)画出DNA平面结构片段,弄清各分子之间的连接。
(2)明确各分子间的数量关系和碱基互补配对原则。
【精讲精析】 DNA分子是双螺旋结构,碱基间遵循碱基互补配对原则,即A=T、G=C,所以A+G=T+C,即嘌呤数=嘧啶数。
DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸,每个脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子碱基组成。
脱氧核苷酸分子的连接方式为
,碱基是通过五碳糖与磷酸相连的。
【答案】 B
双链DNA分子中碱基的数量关系
【问题导思】
①构成DNA分子的各碱基间有哪些规律?
②推导DNA分子碱基间规律的基础是什么?
1.DNA分子中两条单链上碱基总数相等;在整个DNA分子中A=T,G=C。
2.DNA分子两条链之间存在着A1=T2,T1=A2,G1=C2,C1=G2的关系。
3.互补碱基之和的比值
=
=
即:
在已知链、互补链和整个DNA分子中
的比值相等。
4.互补碱基所占比例
A1+T1在a链中所占的比例等于A2+T2在b链中所占的比例,等于A1+T1+A2+T2在整个DNA分子中所占的比例。
即
=
=
。
同理:
=
=
。
(注:
A=A1+A2,T=T1+T2,G=G1+G2,C=C1+C2)
5.非互补碱基之和的比值
=
;
=1
即:
在已知链与互补链之间
的比值互为倒数,在整个DNA分子中
的比值为1。
碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性
1.共性:
不因生物种类的不同而不同
=
=1;
=
=1;
=
=1
2.特异性:
的比值在不同DNA分子中是不同的,是DNA分子多样性和特异性的表现。
某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的44%,其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%,那么,对应的另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是( )
A.35% B.29% C.28% D.21%
【审题导析】
(1)一条链上所有碱基的比例之和为1。
(2)整个DNA分子中G+C所占比例与每一条链上G+C占该链碱基总数的比例相等。
(3)一条链上C所占比例与互补链上G占该链碱基总数的比例相等。
【精讲精析】 整个DNA中的A+T占整个DNA碱基总数的44%,则G+C占整个DNA碱基总数的56%,又因整个DNA分子中G+C所占比例与每一条链上G+C所占该链碱基总数的比例相等。
可知b链上G+C=56%,其中G(a链)=21%,可知C(b链)=21%,推出G(b链)=35%。
【答案】 A
设计和制作DNA分子双螺旋结构模型
制作DNA分子双螺旋结构模型制作原理DNA分子双螺旋结构的主要特点实验目的通过制作DNA分子双螺旋结构模型,加深对DNA分子结构特点的理解和认识材料用具曲别针、泡沫塑料、纸板、牙签、橡皮泥等设计模型绘出DNA模型的设计图;确定制作的DNA分子双螺旋结构模型的大小(如高度与直径的比例)、维系立体构型的方式;代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料等制作模型①使用各种材料分别制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基
②将代表磷酸、脱氧核糖、碱基的配件连接起来,并且连接成脱氧核苷酸长链
③将2条脱氧核苷酸长链反方向连接,并拼成DNA分子平面结构图
④旋转DNA分子平面结构形成立体结构——DNA分子双螺旋结构模型
1.制作脱氧核苷酸长链模型时要注意三点:
(1)两条长链中核苷酸的个数必须相同;
(2)两条长链并排时,必须保证碱基之间能够相互配对;
(3)两条长链走向要相反。
2.各组模型制作以不同数量和顺序的A-T、C-G、T-A、G-C四种碱基对排列,领悟DNA分子的多样性。
某学生制作的以下碱基对模型中,正确的是( )
【解析】 DNA分子结构模型制作意在促使学生准确把握DNA结构特点:
基本单位间的连接、两链的连接、两链反向平行。
碱基之间的氢键对DNA结构稳定非常重要,A与T之间应有2个氢键(G与C之间有3个氢键)。
【答案】 A本课知识小结
网络构建
DNA
的
结
构对DNA结构的认识过程制作DNA分子双螺旋结构模型DNA的结构特点特性
结论语句
1.DNA的基本单位是脱氧核苷酸,DNA双链是反向平行的关系。
2.DNA分子外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架,内侧是由氢键相连的碱基对组成。
3.双链DNA分子中,嘌呤碱基数=嘧啶碱基数,即A+G=T+C。
4.DNA具有多样性和特异性,DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。
1.如下图所示,能正确表示1个脱氧核苷酸的是( )
【解析】 每个脱氧核苷酸分子中的磷酸与含氮碱基均连接在同一个脱氧核糖上,碱基与脱氧核糖第1位碳原子连接,磷酸与脱氧核糖第5位碳原子连接,因而只有A是正确的。
【答案】 A
2.DNA双螺旋结构分子外侧的两条长链组成为( )
A.由磷酸和碱基交互连接而成
B.由碱基和脱氧核糖交互连接而成
C.由磷酸和脱氧核糖交互连接而成
D.由核糖连接而成
【解析】 DNA分子的结构特点是在外侧磷酸和脱氧核糖交替连接构成其基本骨架,在内侧碱基通过氢键连接。
【答案】 C
3.(2011·江苏学业水平测试)下列有关DNA分子结构的叙述,正确的是( )
A.基本组成单位是核糖核苷酸
B.磷酸和五碳糖排列在内侧
C.具有规则的双螺旋结构
D.碱基对构成分子的基本骨架
【解析】 DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸,结构中磷酸和五碳糖交错连接形成基本骨架排列在外侧,碱基排列在内侧,最后高度螺旋化形成规则的双螺旋结构。
【答案】 C
4.如图是一个DNA分子的片段,从图中不能得到的信息是( )
A.DNA是双螺旋结构
B.碱基严格互补配对
C.嘌呤数等于嘧啶数
D.两条脱氧核苷酸链反向平行
【解析】 由图示可以看出,DNA是双螺旋结构,且两条链之间碱基严格互补配对,即嘌呤数等于嘧啶数;从图中不能看出两条链的方向。
【答案】 D
5.(2013·苏大附中高一测试)下列有关DNA分子双螺旋结构中碱基对特征的表述,错误的是( )
A.两条主链上的对应碱基以氢键连接成对
B.配对碱基的互补关系为A-G,T-C
C.各个碱基对的平面之间呈平行关系
D.碱基对排列在双螺旋的内侧
【解析】 DNA分子中碱基对是以氢键连接,并排列于双螺旋内侧,且碱基对平面是平行的。
碱基互补配对的关系是A-T,G-C。
【答案】 B
6.某同学制作一DNA片段模型,现准备了10个碱基T塑料片,8个碱基A塑料片,30组脱氧核糖和磷酸的塑料片,那么还需准备碱基C塑料片数目是( )
A.14 B.8 C.7 D.16
【解析】 因为30组脱氧核糖和磷酸塑料片可制成含15个碱基对的DNA分子模型,而该同学已准备了10个碱基T塑料片,8个碱基A塑料片,这样仅能构成8个A=T碱基对,剩下的7个碱基对若全为G≡C碱基对,则还需要准备G、C碱基塑料片各7片。
【答案】 C
7.根据DNA分子结构模式图回答下列问题:
(1)写出①~⑥的名称:
①________;②________;③________;④________;⑤________;⑥________。
(2)分析这种结构的主要特点:
①构成DNA分子的两条链按________盘旋成双螺旋结构。
②DNA分子的基本骨架由________________而成。
③DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对,并且遵循____________原则。
(3)DNA分子中的碱基有________种,碱基间配对方式有________种,但由于________________________________________________________________________,
使DNA分子具有多样性;由于__________________,使DNA分子具有特异性。
【解析】
(1)根据脱氧核苷酸的结构及碱基互补配对原则可依次推断出①~⑥的名称。
(2)根据DNA的立体结构可知,DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,其外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接形成的基本骨架;内侧是通过氢键连接而成的碱基对,碱基对的形成严格遵循碱基互补配对原则。
(3)DNA分子中的碱基共4种,配对方式共2种,即A-T、G-C,由于碱基对排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性,而碱基对的特定的排列顺序,又构成了每一个DNA分子的特异性。
【答案】
(1)胸腺嘧啶 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤 脱氧核糖 磷酸
(2)反向平行方式 脱氧核糖与磷酸交替连接 氢键 碱基互补配对
(3)4 2 不同DNA分子中碱基对排列顺序的千变万化
每个DNA分子具有特定的碱基对排列顺序
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