高中生物《DNA的结构》微课精讲+知识点+课件教案习题.docx

高中生物《DNA的结构》微课精讲+知识点+课件教案习题.docx

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高中生物《DNA的结构》微课精讲+知识点+课件教案习题

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重点知识：

1、DNA的碱基互补配对原则：

A与T配对，G与C配对。

2、DNA复制：

是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。

DNA的复制实质上是遗传信息的复制。

3、解旋：

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，于是部分双螺旋链解旋为二条平行双链，解开的两条单链叫母链（模板链）。

4、DNA的半保留复制：

在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条则是新合成的。

5、人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。

人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。

1、DNA的化学结构：

①DNA是高分子化合物：

组成它的基本元素是C、H、O、N、P等。

②组成DNA的基本单位——脱氧核苷酸。

每个脱氧核苷酸由三部分组成：

一个脱氧核糖、一个含氮碱基和一个磷酸 

③构成DNA的脱氧核苷酸有四种。

DNA在水解酶的作用下，可以得到四种不同的核苷酸，即腺嘌呤（A）脱氧核苷酸;鸟嘌呤（G）脱氧核苷酸;胞嘧啶（C）脱氧核苷酸;胸腺嘧啶（T）脱氧核苷酸;组成四种脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸都是一样的，所不相同的是四种含氮碱基：

ATGC。

④DNA是由四种不同的脱氧核苷酸为单位，聚合而成的脱氧核苷酸链。

2、DNA的双螺旋结构：

DNA的双螺旋结构，脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧，形成两条主链（反向平行），构成DNA的基本骨架。

两条主链之间的横档是碱基对，排列在内侧。

相对应的两个碱基通过氢键连结形成碱基对，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，另一条链的碱基排列顺序也就确定了。

3、DNA的特性：

①稳定性：

DNA分子两条长链上的脱氧核糖与磷酸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DNA分子的稳定性。

②多样性：

DNA中的碱基对的排列顺序是千变万化的。

碱基对的排列方式：

4n（n为碱基对的数目） 

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。

4、碱基互补配对原则在碱基含量计算中的应用：

①在双链DNA分子中，不互补的两碱基含量之和是相等的，占整个分子碱基总量的50%。

②在双链DNA分子中，一条链中的嘌呤之和与嘧啶之和的比值与其互补链中相应的比值互为倒数。

③在双链DNA分子中，一条链中的不互补的两碱基含量之和的比值（A+T/G+C）与其在互补链中的比值和在整个分子中的比值都是一样的。

5、DNA的复制：

①时期：

有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。

②场所：

主要在细胞核中。

③条件：

a、模板：

亲代DNA的两条母链;

b、原料：

四种脱氧核苷酸为;

c、能量：

（ATP）;

d、一系列的酶。

缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。

④过程：

a、解旋：

首先DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称为解旋;

b、合成子链：

然后，以解开的每段链（母链）为模板，以周围环境中的脱氧核苷酸为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。

随的解旋过程的进行，新合成的子链不断地延长，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构

c、形成新的DNA分子

⑤特点：

边解旋边复制，半保留复制。

⑥结果：

一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。

⑦意义：

使亲代的遗传信息传给子代,从而使前后代保持了一定的连续性.。

⑧准确复制的原因：

DNA之所以能够自我复制，一是因为它具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板;二是因为它的碱基互补配对能力，能够使复制准确无误。

6、DNA复制的计算规律：

每次复制的子代DNA中各有一条链是其上一代DNA分子中的，即有一半被保留。

一个DNA分子复制n次则形成2n个DNA，但含有最初母链的DNA分子有2个，可形成2ⅹ2n条脱氧核苷酸链，含有最初脱氧核苷酸链的有2条。

子代DNA和亲代DNA相同，假设x为所求脱氧核苷酸在母链的数量，形成新的DNA所需要游离的脱氧核苷酸数为子代DNA中所求脱氧核苷酸总数2nx减去所求脱氧核苷酸在最初母链的数量x。

7、核酸种类的判断：

首先根据有T无U，来确定该核酸是不是DNA，又由于双链DNA遵循碱基互补配对原则：

A=T，G=C，单链DNA不遵循碱基互补配对原则，来确定是双链DNA还是单链DNA。

精品课件：

教案：

教材分析

《DNA分子的结构》主要由DNA分子结构发现的历程、DNA分子结构的特点以及制作DNA结构模型三部分组成。

从地位上看，它是之前所学内容《核酸》、《DNA是主要的遗传物质》等内容的深化，更是接下来遗传与变异核心内容《DNA的复制》、《基因的表达》、《基因突变》以及选修模块中《DNA技术》和《基因工程》的基础。

因此，DNA分子的结构在高中生物以及整个生物学科领域都占据了极其重要的位置。

从内容上看，本节具有两个鲜明的特点。

一是有丰富的生物学史。

DNA分子的结构发现历程是一个引人入胜的故事。

二是涉及到了学科交叉。

DNA分子结构的发现是物理学家、化学家、生物学家共同努力的结果。

学科交叉是当今学术界一大热点，因此学科交叉思想的渗透对学生具有积极意义。

新课标在实施建议中明确提出“注意科学史的学习”以及“学科间的联系”，这两点在本节内容中都有充分的体现。

教学目标与核心素养

教学目标：

【知识目标】

使学生在了解DNA分子双螺旋结构模型构建的基础上，理解DNA分子的结构。

【能力目标】

通过学习如何构建出DNA分子的结构模型，培养学生判断推理、空间想象、分析归纳、总结的能力。

【情感、态度与价值观目标】

1．认同合作和技术进步在科学研究中的重要性。

2．培养学生规范的科学素养。

核心素养：

1．生命观念：

通过建出DNA分子的结构模型，理解DNA分子结构的特点及其作为遗传物质的特点。

2．科学思维：

运用DNA分子的结构特点解决相关计算问题。

教学重难点

重点：

DNA分子结构的主要特点。

难点：

DNA分子结构的主要特点。

教学过程

PPT展示北京中关村的DNA雕塑，引起学生的思考：

温故知新：

DNA的化学组成

问题1：

DNA中文全称是什么？

脱氧核糖核酸。

问题2：

DNA的基本单位是什么？

脱氧核苷酸。

问题3：

DNA的结构可如何表示？

问题4：

DNA中的含氮碱基共有哪几种？

A—腺嘌呤、G—鸟嘌呤、C—胞嘧啶、T—胸腺嘧啶。

问题5：

DNA的基本单位有哪几种？

问题6：

脱氧核苷酸如何形成DNA分子？

DNA的结构又是如何？

一、DNA分子双螺旋结构模型的构建

PPT展示沃森和克里克的研究成果：

1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，更宣告了分子生物学的诞生。

思考：

（1）沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？

（2）沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？

他们是如何对待和纠正这些错误的？

（3）通过阅读沃森和克里克构建DNA模型的故事，给你带来什么启示？

当时科学界对DNA认识：

 DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。

PPT展示富兰克林的研究成果；

英国物理化学家富兰克林和同事生物物理学家威尔金斯在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到DＮＡ晶体照片。

X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。

这个方法可以用来推测晶体的分子排列。

问题6：

沃森和克里克从衍射图谱中受到什么启示？

用数据推算出DNA是螺旋结构！

PPT展示小组合作尝试多种不同的双螺旋、三螺旋结构：

两条链的连接——即碱基是如何配对，配对违反了化学规律。

PPT展示查哥夫的研究成果：

查哥夫（E.Chargaff，1905--）奥地利著名生物化学家.测定多种生物DNA中碱基的含量。

提出了查哥夫（Chargaff）法则，即T与A物质的量相等，且G与C的物质的量相等。

PPT展示最后确定的DNA结构：

DNA的分子结构构建历程小结：

资料1：

20世纪30年代，科学家认识到：

组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。

资料2：

DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。

资料3：

 1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构，随后构建出磷酸—脱氧核糖骨架在外部，碱基在螺旋内部双链螺旋。

资料4：

奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：

腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量（A=T），鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量（G=C）。

二、DNA分子结构的主要特点

结果上图，思考与讨论：

（1）DNA是由几条链构成的？

它具有怎样的立体结构？

（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？

它们分别位于DNA的什么部位呢？

（3）DNA中的碱基是如何配对的？

它们位于DNA的什么部位？

1．DNA平面结构

（1）外侧：

磷酸、脱氧核糖交替连接—构成基本骨架；

（2）内侧：

碱基相互配对；

（3）碱基配对原则：

A－T、G－C。

问题7：

在一个DNA分子中，哪些碱基比例较高，则该DNA分子就比较稳定？

A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，故DNA分子中G－C的比例越高，DNA分子的结构就越稳定。

★方法归纳：

DNA的组成和结构可用五四三二一表示

五种元素：

C、H、O、N、P。

四种碱基：

A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸。

三种物质：

磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。

两条长链：

两条反向平行的脱氧核苷酸长链。

一种螺旋：

规则的双螺旋结构。

2．DNA的空间结构

思考：

DNA结构中的哪些结构是稳定不变的?

哪些结构是千变万化的？

两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。

长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。

教学反思

本节课以新课程教学理念为指导，利用现代化的多媒体教学手段，通过探究式教学，以构建DNA分子结构模型为主线，充分调动学生学习生物的积极性、主动性和创造性，使学生以多种方式、多种途径主动地参与到学习中来，引导学生发现问题，解决问题。

整堂课，生动活泼，学生由始至终处于一种兴奋好奇的状态，成功的实现了预期的教学目标。

我个人认为本节课的创新点有以下两点：

让学生扮演科学家的角色，通过合作学习的方式分析资料、构建DNA分子的结构模型。

在构建模型的过程中发现问题、解决问题，从而有效的突破重难点。

关于核苷酸的结构和DNA分子的两条链反向平行的知识点，通过老师和学生在讲台上的展示，帮助学生理解记忆。

本节课存在的问题有以下几个方面：

模型教具有些老化，学生安装过程中容易断裂，没有提到很好的辅助教学的作用。

学生活动过程中有部分学生没有参与进来。

教师课堂语言不够严谨，过渡不太自然。

总之，通过本节课的准备和讲授，让我对本节课的教学目标、教学重难点有了更深刻的认识，对于如何更好的完成教学目标，突破教学重难点有了更多的探索和尝试。

在今后的教学工作中，我要再接再厉，正所谓：

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。

练习：

1.已知1个DNA分子中有4000个碱基对,其中胞嘧啶有2200个,这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是（   ） 

A.4000个和900个

B.4000个和1800个

C.8000个和1800个

D.8000个和3600个

2.在一个双链DNA中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。

则下列有关叙述正确的是（   ）

①脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基数=m

②碱基之间的氢键数为（3m-2n）/2

③一条链中A+T的数量为n

④G的数量为m-n

A.①②③④

B.②③④

C.③④

D.①②③

3.在搭建DNA分子模型的实验中,若有4 种碱基塑料片共20 个,其中4 个C、6 个G、3 个A、7 个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物14 个,脱氧核糖塑料片40 个,磷酸塑料片100 个,代表氢键的连接物若干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则（  ）

A.能搭建出20 个脱氧核苷酸

B.所搭建的DNA分子片段最长为7 个碱基对

C.能搭建出410 种不同的DNA分子模型

D.能搭建出一个4 个碱基对的DNA分子片段

4.DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。

下列关于生物体内DNA分子中（A+T）/（G+C）与（A+C）/（G+T）两个比值的叙述,正确的是（  ）

A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同

B.前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高

C.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链

D.经半保留复制得到的双链DNA分子,后一比值等于1

5.某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A︰T︰G︰C=1︰2︰3︰4，则该DNA分子（  ）

A.含有4个游离的磷酸基

B.若该DNA分子中A为p个，占全部碱基的n/m（m>2n），则G的个数为（pm/2n）-p

C.4种碱基A︰T︰G︰C=4︰4︰7︰7

D.碱基排列方式共有4200种

6.在含有4种碱基的某DNA片段中，有腺嘌呤a个，占全部碱基的比例为b，则（   ）

A.b≤0.5

B.b≥0.5

C.胞嘧啶为a•（1/2b-1）个

D.胞嘧啶为b•（1/2b-1）个