“DNA分子的结构和复制”的教学探讨

广州大学实验中学 姚震英

一、重点、难点的分布情况

1、重点

DNA分子的双螺旋空间结构的组成；DNA分子的复制过程及条件。

2、难点

DNA分子的空间结构及与本节相关的计算。

二、课时

两课时

三、对“DNA分子的结构和复制”的重点和难点突破的几种策略

1、介绍DNA分子结构的发现史，开拓眼界，培养科学素养。

高二学生对有机化学中分子水平方面知识的掌握程度，难以用于理解生物学中DNA分子的结构。所以，DNA分子的结构对学生来说，具有一定的抽象性。从一开始就吸引学生对DNA分子的注意力、调动学生学习的积极性的方法相当重要。在人教版的新教材必修（2）中，有比较详细的关于沃森、克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型的资料，选用这部分资料向学生讲述DNA分子双螺旋结构的发现过程，不仅可以让学生了解DNA分子双螺旋发现的历史，吸引学生对DNA分子结构的学习，还能对学生进行科学研究方法和过程的教育，体现了新教材的科学素养理念。

2、围绕主线，由点到面，层层深入，促使学生形成清晰的知识网络系统。

在对蛋白质的学习里，学生已经掌握了氨基酸形成蛋白质的路径，即氨基酸

肽链 蛋白质。同样是大分子的DNA，它的形成也是有相似的路径：

脱氧核苷酸 脱氧核苷酸链 DNA。用蛋白质形成的模式套用在DNA形成的教学中，通过比较，可以让学生了解到大分子的形成在结构上所具有的共通性，在分子组成、基本单位及空间结构上的差异。由里到外，由浅到深，逐步发散，帮助学生构建DNA分子形成的网络知识系统，达到掌握主干知识的目标。

3、注意与前后章节知识的联系，即要为学过的内容进行复习与巩固，又要为将学内容打下基础，让学生对知识有横向联系的概念。

在第一章细胞的化合物中，介绍过核酸的化学元素为C、H、O、N、P。此时，利用脱氧核苷酸的构成图形，再次分析出5种元素的出处，那么学生会更容易记住DNA的元素组成。如果适当补充脱氧核苷酸中“核苷”的含义，学生对ATP中腺苷的理解就更上一个层次，也能推断出ATP的化学元素组成中“A”的C、H、O、N和“P”中的P。强调脱氧核苷酸连成长链的位置，有助于学生在基因工程中对限制性内切酶和DNA连接酶作用部位的掌握。

4、强化学生用准确的生物学术语表达的能力。

生物是一门自然学科，对自然现象、自然规律和生命活动的描述容不得半点虚假。在会考和高考中，用准确的生物学术语表达是非选择题答题中非常重要的基本技能。在这一章节中，有许多词语易于混淆。如：核糖、脱氧核糖和五碳糖，脱氧核苷酸、核糖核苷酸、核苷酸和核酸等。注意区别不同术语所包含的生物学信息，有助于提高学生的解题能力。例如，在DNA分子中，一个脱氧核糖与（ ）个磷酸相连。学生只要能区分DNA与脱氧核苷酸的不同含义，就不会把答案错写成1（正确答案为2）。

此外，本节讲述的DNA分子的结构与复制都是最基础的知识，某些老师在课堂上可能会对知识进行深化。但无论深化到何种程度，从会考和高考的角度讲，学生掌握的生物学术语应是教材要求掌握的术语，而不是深化知识所提到的术语，防止学生用课本以外的高深术语来答题，而忽略了对课本基础知识的掌握。

5、充分利用好课本的图表，教会学生将图表信息转化为文字信息也是突破重点和难点的一个好方法。

本节中有两幅插图很重要。在书P8的图6-5“DNA分子的结构模式图”中，隐含了DNA分子链的组成、链的方向、链的外侧和内侧构成、碱基的配对方式等信息，通过设问，教会学生看图的方法和步骤，引导学生逐步归纳出DNA分子的双螺旋结构特点，那么图表信息就转化为文字信息。再进一步设问DNA分子结构图中的不变部分和可变部分是什么，则 DNA分子特性的文字信息也就归纳出来了。同样，在书P11的图6-7“DNA分子的复制图解”中，也能将复制的边解旋边复制和半保留复制的特点、亲代DNA与子代DNA及母链与子链之间的关系由图表信息转化为文字信息。通过这种将图表信息转化为文字信息的教学方式，可以强化学生的读图能力，提高学生从图表中获取信息的技能。

6、归纳解题的方法，加强解题技巧的训练，提高基础知识的运用能力。

本节里与碱基互补配对原则相关的题目很多，归纳起来，主要体现在DNA单链与双链之间碱基的数目或碱基的数目比。从题目中衍生而出的与碱基有关的规律很多，在解这类题时，给学生太多的公式或规律，学生不但不易记忆，还易产生畏惧心理。精简公式，化繁为简，则可起到使学生摆脱对公式的过度依赖，增强对题目的理解能力的作用。通常只需为学生总结以下几条公式即可：

在一个DNA分子中，

①磷酸数=脱氧核糖数=碱基数=脱氧核苷酸数

②A=T G=C

③非互补碱基相加占碱基总数的一半

④一条链的互补碱基相加（如A+T）之和占该链的比值和在其在双链所占的比值相同。

在此基础上，适当教会学生一些解题的技巧，可以缩短解题的时间，降低解题的难度。例如，在解下面这种题型时，

DNA的一条链中的G+T/C+A为0.5，则该DNA分子中的另一条链上相同的碱基比为（ ）。

我们可教学生用绘图的方法来解题。具体步骤如下：

①将0.5换算为分数1/2，

②绘DNA图，在a链中将题中碱基数值按顺序代入，

③在互补链b中，按碱基互补配对原则写出互补碱基，推出相应的碱基值，

④计算出互补链中相同的碱基比。

a b a b

1 G 1 G C 1

T T A

2 C 2 C G 2

A A T

在图中，学生可以清楚地看到DNA两条链中碱基之间的关系，明白题中

碱基比值的含义。这一种用绘图的解题方法，同样适用于转录时RNA中的碱基比计算，基因控制蛋白质合成中由DNA的碱基数到氨基酸数目的计算。

7、课堂上适当增加一些精选的例题或堂上练习，有利于学生对课堂上讲述的知识进行理解和运用，不仅有助于我们突破难点，还可以增强学生的动手、动脑的能力。

例题或堂上练习的精选要与课堂内容紧密联系，特别是与本节内容中的重点和难点相扣，例题或堂上练习间最好有一定的连续性，易于学生思维的深化。使用时，应做到边讲边练边分析。我们可选用以下一则例题，贯穿于整个“DNA分子的结构和复制”的教学中，通过解答它，分析和归纳每一问联系到的知识点。

在一个DNA分子中，有100个脱氧核苷酸，问

①此DNA分子中有碱基 个；

归纳：脱氧核苷酸数=碱基数。

②若碱基中腺嘌呤A有30个，那么胞嘧啶有（ ）个；

归纳：非互补碱基相加占碱基总数的一半；

分析：使用此公式能缩短解题的时间。

③这个DNA分子中（A+T）占整个分子中碱基的比值是（ ）%， 而

在一条链中的（A+T）在这条链的比值是（ ）%；

归纳：一条链的互补碱基相加（如A+T）之和占该链的比值和在其在双链

占的比值相同。

④这个DNA分子连续复制了3次，可产生（ ）子代DNA分子，在这 些子代DNA分子中，有（ ）个DNA分子保留了原来的母链，占（ ），原来的母链占全部子代DNA链的（ ）；

分析：DNA分子复制时具有的半保留复制特点的应用，注意分子和链的区别。

⑤这个DNA分子连续复制了3次，需要游离的胸腺嘧啶T（ ）个。

归纳公式：需游离的碱基数=所求碱基在一个DNA分子的含量×（2ⁿ-1）

n为复制次数

以上所述，仅为对“DAN分子的结构和复制”教学探讨的粗略认识，不足之处，请多指正。

2005-3-18