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教学设计方案
【教学重点、难点、疑点及解决办法】
1．教学重点
（1）DNA分子的结构。
（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分子的立体结构特点。
（2）DNA分子的复制过程。
3．教学疑点
DNA分子中只能是A—T、C－G配对吗？能不能A—C、G—T配对？为什么？
4．解决办法
（1）充分发挥多媒体计算机的独特功能，把DNA的化学组成、立体结构和DNA的复制过程等重、难点知识编制成多媒体课件。将这些较难理解的重、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）通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。
（3）通过讨论交流、通过提高学生的识图能力、思维能力，通过配合适当的练习，将知识化难为易。
（4）通过单环化合物、双环化合物所占空间及碱基对之间氢键数的稳定性，来说明只能是A—T、C—G配对。
【课时安排】 2课时。
【教学过程】
第一课时
（一）引言：
我们经过学习，已经知道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？我们来学习DNA的结构。
（二）教学过程
1．DNA的结构
1953年，沃森和克里克提出了著名的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。为了理解DNA的结构，先来学习DNA的化学组成。
（1）DNA的化学组成
学生阅读教材第7－8页，看懂图6－4及银幕上出现的结构平面图，基本单位图。学生回答下列问题：
①组成DNA的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？
②组成DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？DNA的每一条链是如何组成的？
学生回答后，教师点拨：
①组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，它由一个脱氧苷糖、一个磷酸和一个含氮碱基组成。
②组成DNA的碱基有四种：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四种脱氧核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA的每一条链由四种不同的脱氧核苷酸聚合而成多脱氧核苷酸链。
（2）DNA分子的立体结构
出示DNA模型，学生阅书第8页，指着模型进解说过归纳，结构的主要特点是：
①两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（简要解释“反向”，一条链是55－35，另一条链是35－55，不宜过深）。
②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
③碱基互补配对原则：
两条链上的碱基通过氢键（教师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A—T、G—C（A一定与T配对，G一定与C配对）。
可见，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，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则）。
教师设问，学生思考后，由教师回答：
设问一：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？
这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。
设问二：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通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，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。
学生训练：某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18％，那么鸟嘌呤的分子数占（ ）
A．9％ B．18％ C．32% D．36％
答案：C
（为巩固DNA立体结构的有关知识，加深对DNA分子结构特点的理解，此时应让学生做《实验十二、制作DNA双螺旋结构模型》，实验的材料及一些基本步骤可在上课前准备好，教师示范，控制好上课的时间）。
（3）DNA的特性
师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。
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DAN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千变万化的。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有  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。
本节课我们学习了DNA的化学组成，DNA的立体结构和DNA的特性。组成DNA的碱基共有A、T、G、C四种，构成DNA的基本单位也有4种。每个DNA分子由二条多脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构，两条链上的碱基按照碱基互补配对原则，即A—T、G—C，通过氢键连接成碱基对。DNA分子具有稳定性、多样性和特异性。多样性产生的原因主要是碱基对的排列顺序千变万化，4种脱氧核苷酸排列的特定顺序，包括特定的遗传信息。每个DNA分子能够贮存大量的遗传信息。
（三）课堂练习
1．课本10- 11页三、四题。
2．根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DN A分子中，下列四个式子中正确的是（ ）
A．  B． 
C．  D． 
答案：选B
3．分析一个DNA分子时，其一条链上  那么它的另一条链和整个DNA分子中的比例分别是（ ）
A．0.4和0.6 B．2.5和0.4
C．0.6和1.0 D．2.5和1.0
答案：D
（四）板书设计
第二课时
（一）引言：
通过上节课有关DNA结构的学习，理解DNA分子不仅能够储存大量的遗传信息，还能传递遗传信息，遗传信息的传递就是通过DNA分子的复制来完成的，怎样复制呢？
（二）教学过程：
2．DNA的复制
（1）复制的概念
在细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期，以母细胞DNA分子为模板，合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。
（2）“准确”复制的原理
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
（3）DNA复制的过程
学生阅书第10页，看图6-6，银幕上也出现动态的DNA分子复制过程图解，待学生看懂图后，回答如下问题：
①什么叫解旋？解旋的目的是什么？
②什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？
③简述“子链”形成的过程。
让学生充分回答上述问题后，教师强调：
复制的过程大致可归纳为如下三点：
①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，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。
②合成互补子链：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段子链。
③子、母链结合盘绕形成新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盘绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的DNA分子，这样，1DNA分子→2个完全相同的DNA分子。
（4）DNA复制的特点
讲述：
①DNA分子是边解旋边复制的，是一种半保留式复制，即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条（子链）则是新合成的。
②DNA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。
问：DNA复制后两个子代DNA分子和亲代DNA分子是否完全相同？为什么？
通过设问，学生回答，进一步让学生理解和巩固DNA复制的全过程。
（5）DNA复制的必需条件
讲述：
DNA复制时必需条件是亲代DNA的两条母链提供准确模板、四种脱氧核苷酸为原料、能量（ATP）和一系列的酶，缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。
（6）DNA复制的生物学意义
DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使种族得以延续。
（三）小结：
1．通过学习DNA的结构和复制，必须掌握DNA的化学组成、立体结构、碱基互补配对原则以及DNA的复制过程、复制的必需条件及DNA复制在生物学上的重要意义。为学习生物的遗传和生物的变异奠定基础。
2．目前DNA分子广泛用于刑事案件侦破等方面
（l）DNA分子是亲子鉴定的主要证据之一。
（2）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。
（四）课堂练习：
1．某生物的双链 DNA分子共有含氮碱基77对，其中一条链上（A+T）：（C+ G）＝2.5，问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（ ）
A．1200个 B．400个 C．600个 D．1500个
2．课本第10页复习题一、二。
（五）板书设计
典型例题
例1 组成核酸的核苷酸的种类共有（ ）
A．2种 B．4种 C．5种 D．8种
【解析】 核酸分为DNA和RNA两大类，核酸的基本组成单位是核苷酸。DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，每种脱氧核糖核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含N碱基组成，而含N碱基有A、G、C、T四种，因此，脱氧核糖核苷酸有4种。同样，组成RNA的核糖核苷酸也有4种。二者的不同：①含N碱基不同：DNA中含T，而RNA中含U，其余都相同。②五碳糖不同：组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，组成RNA的五碳糖是核糖，因此组成核酸的核苷酸应是8种。
【答案】 D
例2 烟草、烟草花叶病毒、噬菌体的核酸中碱基的种类依次是（ ）
A．4 4 4 B．5 5 4 C．5 4 4 D．4 4 5
【解析】 烟草是真核生物，细胞内既有DNA又有RNA；烟草花叶病毒只含RNA，噬菌体内只含有DNA，当然这两种病毒中还含有蛋白质。构成DNA的碱基有4种（A、T、G、C）；RNA的碱基也有4种（A、U、G、C）。由此可知，烟草中含有5种碱基，烟草花叶病毒和噬菌体均为4种。
【答案】 C
例3 从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46％，又知该DNA的一条链（H链）所含的碱基中28％是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的（ ）
A．26% B．24% C．14％ D．11％
【解析】 解此题目时，应先绘出两条链碱基符号，并注明含量，这样非常直观，便于推导和分析来理清解题思路，寻求解决方法。明确DNA的两条链中含碱基数目相同，且A＝T，G＝C，一条链中的A、T、G、C数量等于另一条链中的T、A、C、G数量，由此可对方程组解出答案。
方法一：假定每条链中有100个碱基，则双链DNA中（G+C）＝100×2×46％＝ 92（个）
  （个）
  ，  （个）
  （个）
即：A对占该链全部碱基的26％
方法二：  （G+C）占双链的DNA的46％  （A＋T）占双链DNA的54％
 （A+T）＝2  G+C＝2 
  占该链的百分数为：
即：双链中（A+ T）的百分数等于每条单链的百分数。
 
【答案】 A
例4 如果将大肠杆菌的 DNA分子用  标记，然后将大肠杆菌移入  培养基上连续培养。从分析得知，第一代大肠杆菌DNA储存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA储存的遗传信息完全相同，其原因是__________。若连续培养三代，此时，含  标记的DNA分子约占大肠杆菌DNA分子总量的多少？其原因是多少？
【解析】 解题时，可用下图表示双链DNA分子复制过程：从图解可知，第二代大肠杆菌的DNA分子是以亲代的DNA分子中两条母链分别为模板，根据碱基互补配对原则复制而成的。第二代大肠杆菌的DNA分子总量中，含  标记的为  （即  ）；第三代应为  （即  ）。
【答案】 以亲代DNA为模板，根据碱基互补配对原则复制而成；25％；因 DNA分子的复制方式为半保留复制。
习题精选
一、选择题
1．DNA完全水解，得到的化学物质是（ ）
A．氨基酸，葡萄糖，含氮碱基
B．氨基酸，核苷酸，葡萄糖
C．核糖，含氮碱基，磷酸
D．脱氧核糖，含氮碱基，磷酸
2．某生物细胞的DNA分子中，碱基A的数量占38％，则C和G之和占全部碱基的（ ）
A．76％ B．62％ C．24％ D．12％
3．将  标记的DNA分子放在  的培养基上培养， 经过3次复制，在所形成的子代 DNA中，含  的DNA占总数是（ ）
A．1/16 B．l／8 C．1／4 D．1／2
4．DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（ ）
A．G与C B．A与C C．G与A D．G与T
5．若DNA分子中一条链的碱基A：C：T：G＝l：2：3：4，则另一条链上A：C：T：G的值为（ ）
A．l：2：3：4 B．3：4：l：2
C．4：3：2：1 D．1：3：2：4
6．DNA复制的基本条件是（ ）
A．模板，原料，能量和酶 B．模板，温度，能量和酶
C．模板，原料，温度和酶 D．模板，原料，温度和能量
7．DNA分子复制能准确无误地进行原因是（ ）
A．碱基之间由氢键相连
B．DNA分子独特的双螺旋结构
C．DNA的半保留复制
D．DNA的边解旋边复制特点
8．DNA分子的一条单链中（A+G）／（T+C）=0.5，则另一条链和整个分子中上述比例分别等于（ ）
A．2和1 B 0.5和0.5 C．0.5和1 D．1和1
二、简答题
1．某DNA分子含有5000个碱基对，其中T为4000个，则G为_______________个，脱氧核苷酸为_______________个，磷酸为_______________个。
2．由于DNA分子碱基对排列顺序的千变万化和碱基对的特定排列顺序决定了生物体具有____________和____________的特点。
3．DNA分子的结构特点是________________。
参考答案
一、选择题
l．D 2．C 3．C 4．A 5．B 6．A 7．B 8．A
二、简答题
1．1000个 10000个 10000个
2．多样性 特异性
3．规则的双螺旋结构
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