蘇教版高一生物必修2(遺傳與進(jìn)化)_《DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計(jì)

第二節(jié)DNA 的結(jié)構(gòu)和 DNA 的復(fù)制一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：（1）概述 DNA 分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。（2）通過(guò)介紹 DNA 雙螺旋模型的建立過(guò)程，使學(xué)生了解現(xiàn)代遺傳學(xué)的研 究方法，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和方法的教育。（3）使學(xué)生理解 DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和 DNA 分子的復(fù)制過(guò)程，掌握運(yùn) 用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則分析問(wèn)題的方法。（4）利用 DNA 的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。2.能力目標(biāo)：（1）在嘗試模擬制作基礎(chǔ)上，結(jié)合資料分析 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的科學(xué) 性，反思建模過(guò)程，體會(huì)建模的思想，提高建模能力。（2）通過(guò) DNA 復(fù)制的學(xué)習(xí)，體會(huì) DNA 半保留復(fù)制的方法。（3）通過(guò)建構(gòu) DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：（1）交流課題研究中搜集的分子結(jié)構(gòu)模型建立過(guò)程的相關(guān)資料，體驗(yàn)建立 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的艱辛與曲折，體驗(yàn)科學(xué)家的奉獻(xiàn)精神，形成勇于創(chuàng)新的 科學(xué)態(tài)度與為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。（2）認(rèn)同人類(lèi)對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是一個(gè)不斷深化不斷完善的過(guò)程。二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：（1）DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)的分析。（2）DNA 分子復(fù)制的條件、過(guò)程和特點(diǎn)。難點(diǎn)：（1）制作 DNA 結(jié)構(gòu)模型掌握 DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn).（2）DNA 分子復(fù)制的過(guò)程。三、教學(xué)方法1.可以根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，充分挖掘教材內(nèi)容，把基礎(chǔ)知識(shí)與經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有 機(jī)結(jié)合在一起，建立一個(gè)自然流暢、邏輯清晰的教學(xué)過(guò)程。1 / 72.通過(guò)設(shè)置問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生在思索中學(xué)習(xí)新知識(shí)。3.以講述法、談話法為線索，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)教材，歸納知識(shí)，形成知識(shí)體系。 四、課前準(zhǔn)備1.學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：（1）搜集 J.D.沃森和 F.H.C.克里克建立 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的資料， 制作一個(gè) DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。（2）概述 DNA 復(fù)制的時(shí)間、過(guò)程、條件、分子基礎(chǔ)和特點(diǎn)，揭示 DNA 復(fù) 制的實(shí)質(zhì)。2.教師的教學(xué)準(zhǔn)備：（1）DNA 分子結(jié)構(gòu)的教學(xué)，應(yīng)充分運(yùn)用相關(guān)的掛圖和模型，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本要點(diǎn)，以及 DNA 分子構(gòu)型的穩(wěn)定性、特異性和 多樣性。（2）組織學(xué)生搜集 J.D.沃森和 F.H.C.克里克建立 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 的資料，制作一個(gè) DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型，目的在于促使學(xué)生通過(guò)自主性 學(xué)習(xí)和研究活動(dòng)拓展和引申有關(guān) DNA 分子結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)。（3）通過(guò)積極思維活動(dòng)使學(xué)生對(duì) DNA 的半保留復(fù)制有一定的認(rèn)識(shí)，教師 可以設(shè)疑，并結(jié)合 DNA 的復(fù)制過(guò)程圖解進(jìn)行強(qiáng)化理解。一個(gè)圖群是“DNA 分子 復(fù)制的示意圖”，教師可利用圖群上部分內(nèi)容概述 DNA 復(fù)制的場(chǎng)所、復(fù)制過(guò)程 及半保留復(fù)制特點(diǎn)，利用圖群下部分內(nèi)容解釋復(fù)制過(guò)程所需要的條件。（4）直觀教具DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，證明 DNA 分子半保留復(fù)制的實(shí) 驗(yàn)的課件，按照“DNA 分子復(fù)制的示意圖”所做的課件。五、課時(shí)安排： 1 課時(shí)。六、教學(xué)過(guò)程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。 （二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。教師：坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的 DNA 雕塑，以簡(jiǎn)潔而獨(dú)特的雙螺旋 造型吸引著過(guò)往的行人，很少有誰(shuí)注意到它的旋轉(zhuǎn)是順時(shí)針?lè)较蜻€是逆時(shí)針?lè)?向。但同樣是一座以 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的雕塑，卻因旋轉(zhuǎn)方向的問(wèn)題，2 / 7曾引發(fā)一起北京世紀(jì)盛典文化藝術(shù)交流有限公司起訴北京大學(xué)的雕塑合同糾紛 案件。案件是由于 DNA 空間結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向問(wèn)題引起的，那 DNA 到底有什么 樣的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)呢？自從認(rèn)識(shí)到 DNA 是遺傳物質(zhì)以后，人們就開(kāi)始了對(duì)它的深入研究，到 20 世紀(jì) 中期，人們已經(jīng)了解了 DNA 的化學(xué)組成。教師：請(qǐng)同學(xué)們回顧必修 1，組成 DNA 分子的基本組成單位是什么？ 學(xué)生：脫氧核糖核苷酸。教師：DNA 是人體的遺傳物質(zhì)，同一個(gè)人的不同細(xì)胞中 DNA 都是相同的， 不同人的 DNA 則是不同的，這些都與 DNA 的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。這節(jié)課就讓我們 共同來(lái)學(xué)習(xí)第2節(jié) DNA 的分子結(jié)構(gòu)。（課件展示）（三）合作探究、精講點(diǎn)撥。探究一回眸歷史 探究 DNA 的結(jié)構(gòu)閱讀課本 P59-P61 邊做邊學(xué)相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合圖 46 和圖 47，思考并小 組討論下列問(wèn)題：?jiǎn)?1隨著商品防偽難度的增大和 DNA 有關(guān)知識(shí)的普及，近幾年來(lái)，許 多商家嘗試著用 DNA 作防偽標(biāo)記。其原理是什么？【講述】DNA 分子的特異性，即每個(gè) DNA 分子都有其特定的堿基對(duì)排列順 序。問(wèn) 2孩子既像父親，又像母親，知道是什么原因嗎？【講述】父母的原始生殖細(xì)胞在進(jìn)行減數(shù)分裂之前細(xì)胞內(nèi)的 DNA 都要經(jīng)過(guò) 復(fù)制，然后經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂形成精子和卵細(xì)胞，精子和卵細(xì)胞通過(guò)受精作用形成受 精卵，受精卵通過(guò)有絲分裂產(chǎn)生子代。所以子代細(xì)胞中含有父母的 DNA，所以 表現(xiàn)的性狀和父母相似。問(wèn) 3請(qǐng)同學(xué)們?cè)谧雷由系膶?shí)驗(yàn)材料中找出脫氧核糖核苷酸模型，看看你 能找到幾種類(lèi)型，它們之間有什么區(qū)別？【講述】4 種類(lèi)型，只在堿基上有區(qū)別，有 A、G、C、T 四種。問(wèn) 4哪位同學(xué)能說(shuō)一下四種脫氧核糖核苷酸的名稱？請(qǐng)學(xué)生拿起模型回 答?！局v述】脫氧核糖核苷酸共有 4 種堿基，模 型中較長(zhǎng)一些的代表的是腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤兩種堿基，這是因?yàn)樗鼈兙哂须p環(huán)結(jié)構(gòu)，較短一些的是胞嘧啶和胸腺3 / 7嘧啶兩種堿基，二者是單環(huán)結(jié)構(gòu)。這 4 種類(lèi)型的脫氧核糖核苷酸僅在堿基上有所 差別，所以我們可以根據(jù)堿基為其命名。問(wèn) 5如果把脫氧核糖核苷酸和 RNA 的基本組成單位核糖核苷酸相比， 二者有什么區(qū)別呢？【講述】五碳糖不同（脫氧核糖和核糖）；堿基的差別：尿嘧啶與胸腺嘧啶 的區(qū)別。問(wèn) 6回首沃森和克里克的成功給我們留下了哪些啟示呢？【講述】創(chuàng)新思維是成功者必備的素質(zhì)，要敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)；要善于吸收別 人的成果,博采眾家之長(zhǎng)；要有合作探究的意識(shí)；要選擇科學(xué)的研究方法。問(wèn) 7請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)學(xué)案上的資料，分析模型和剛才的操作過(guò)程，分析總 結(jié)一下 DNA 分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?！局v述】首先是 DNA 分子含有兩條脫氧核糖核苷酸鏈，兩條鏈按照反向 平行方向并向右盤(pán)繞成雙螺旋。（螺旋直徑為 2.0nm，螺距為 3.4nm，每個(gè)螺距有 10 個(gè)堿基對(duì)，兩個(gè)相鄰堿基對(duì)平面的垂直距離為 0.34nm）結(jié)構(gòu)的外側(cè)是由脫氧核糖和磷酸通過(guò)磷酸二酯鍵交互連接而成的長(zhǎng)鏈，構(gòu) 成 DNA 分子的骨架；堿基位于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成堿 基對(duì)，即 A 與 T 配對(duì)，G 與 C 配對(duì)，A 與 T 間二個(gè)氫鍵相連，G 與 C 間三個(gè)氫 鍵相連。問(wèn) 8DNA 分子的特異性體現(xiàn)在哪些方面上？【講述】DNA 分子的特異性就體現(xiàn)在特定的堿基（對(duì)）排列順序中。 DNA 分子的特異性體現(xiàn)在三個(gè)方面： 多樣性：DNA 分子堿基對(duì)的排列順序千變 萬(wàn)化。 特異性：特定的 DNA 分子具有特定的堿基排列順序。 遺傳信息： DNA 分子中的堿基對(duì)排列順序就代表了遺傳信息。探究二DNA 的復(fù)制閱讀課本 P63P64 的相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合圖圖 48 和圖 49，思考并小組 討論下列問(wèn)題：?jiǎn)?9DNA 分子復(fù)制發(fā)生在什么時(shí)間?【講述】發(fā)生在無(wú)絲分裂之前或有絲分裂間期；在配子形成時(shí)則主要發(fā)生在 減數(shù)第一次分裂之前的間期。問(wèn) 10“新”DNA 的形成過(guò)程怎么進(jìn)行?4 / 7【講述】有以下三點(diǎn):a.解旋提供準(zhǔn)確模板:在 ATP 供能、解旋酶的作用下，DNA 分子兩條多脫氧 核苷酸鏈配對(duì)的堿基從氫鍵處斷裂，于是部分雙螺旋解旋為兩條平行雙鏈，此過(guò) 程叫解旋。解開(kāi)的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。b.合成互補(bǔ)子鏈:以上述解開(kāi)的兩條多脫氧核苷酸鏈為模板，在酶的作用下， 以周?chē)h(huán)境中游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成兩條與母 鏈互補(bǔ)的子鏈。c.子母鏈結(jié)合形成新 DNA 分子:在 DNA 聚合酶的作用下，隨著解旋過(guò)程的 進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時(shí)每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈互相盤(pán)繞成螺旋 結(jié)構(gòu)，解旋完即復(fù)制完，形成新的 DNA 分于，這樣一個(gè) DNA 分子就形成兩個(gè) 完全相同的 DNA 分子。即邊解螺旋邊復(fù)制。問(wèn) 11DNA 分子復(fù)制過(guò)程需要哪些條件?【講述】DNA 分子復(fù)制的條件有精確的模板、原料、能量和酶等基本條件。 復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，即新 DNA 分子中都保留了原來(lái) DNA 分子的條鏈。問(wèn) 12什么叫解旋？解旋的目的是什么？【講述】在 ATP 供能、解旋酶的作用下，DNA 分子兩條脫氧核苷酸鏈配對(duì) 的堿基從氫鍵處斷裂，兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)，這個(gè)過(guò)程叫做解旋。解旋的目的就 是為復(fù)制提供準(zhǔn)確模板。解開(kāi)的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。問(wèn) 13什么叫“子鏈”？復(fù)制一次能形成幾條子鏈？【講述】以上述解開(kāi)的每一段母鏈為模板，以周?chē)h(huán)境中游離的 4 種脫氧核 苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ) 的一條鏈稱為子鏈。一條母鏈復(fù)制一次能形成一條子鏈。問(wèn) 14DNA 的復(fù)制是否就像洗照片似的，有一張底片就可以洗出許多照 片來(lái)？【講述】不是，與洗照片不同。因?yàn)?DNA 分子的復(fù)制結(jié)果并沒(méi)有形成一個(gè) 完整的、新的DNA 分子，而是形成了一半新、一半舊的兩個(gè) DNA 分子。問(wèn) 15復(fù)制的 DNA 如何保證準(zhǔn)確呢？5 / 7【講述】DNA 具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板堿基具有互補(bǔ)配 對(duì)的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。問(wèn) 16研究 DNA 復(fù)制常用的方法是什么？【講述】研究 DNA 復(fù)制的常用方法同位素標(biāo)記法和離心法，常標(biāo)記 3H、15N、32P，通過(guò)離心在試管中形成不同位置。問(wèn) 17DNA 復(fù)制能否在體外進(jìn)行？需要什么樣的條件？【講述】能進(jìn)行。 體外也可進(jìn)行，即 PCR 擴(kuò)增技術(shù)，除滿足一般條件外，還應(yīng)注意溫度、pH 的控制及引物的加入。影響細(xì)胞呼吸（ATP 供給）的所有因素都可能影響 DNA 復(fù)制。 七、板書(shū)設(shè)計(jì)第二節(jié)DNA 的結(jié)構(gòu)和 DNA 的復(fù)制一、回眸歷史“解開(kāi) DNA 結(jié)構(gòu)之迷”二、DNA 的結(jié)構(gòu)1.構(gòu)成 DNA 分子的基本單位脫氧核糖核苷酸2.脫氧核苷酸間通過(guò)脫水縮合連在一起形成多核苷酸鏈3.DNA 分子的立體結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)4.制作 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型三、DNA 分子的復(fù)制1.概念：2.發(fā)生時(shí)間：3.復(fù)制的條件：4.復(fù)制的過(guò)程5.DNA 復(fù)制的生物學(xué)意義八、教學(xué)反思本節(jié)能力目標(biāo)定位于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力：在自學(xué)中領(lǐng)悟知識(shí)，去發(fā)現(xiàn) 問(wèn)題和解決問(wèn)題。培養(yǎng)分析和理解能力及創(chuàng)造性思維的能力，通過(guò)探索求知、分 析圖解（這節(jié)內(nèi)容的流程圖解較多）、討論交流激發(fā)獨(dú)立思考、主動(dòng)獲取新知識(shí) 的能力。培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的能力，通過(guò)小組內(nèi)與小組間的合作使知識(shí)從深度要求達(dá) 到廣度要求。在較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神6 / 7和創(chuàng)造性思維。7 / 7