1、第3章 基因的本质第2节 DNA分子的结构一、教学目标1、知识与技能 概述DNA分子结构的主要特点 学会制作DNA分子双螺旋结构模型 明确生物多样性与遗传信息多样性的关系2、过程与方法 讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程。 比较各学科在DNA构建过程中的作用 总结遗传物质的计算和判断规律3、情感态度与价值观 讨论技术的进步在探索遗传物质奥妙中的作用二、教学重点和难点1.教学重点：DNA分子结构的主要特点制作DNA分子双螺旋结构模型。2.教学难点：DNA分子结构的主要特点三、教学方法：讨论法、演示法四、教学课时：1五、教学过程教学内容教师组织和引导学生活动教学意图创设情境，引入新知在古代我们有滴
2、血验亲一说，而在当今，随着生物技术的快速发展，以DNA为基础的亲子鉴定更为广泛。在生物学中“结构与功能相适应”，那么，DNA具有什么样的结构使之能够成为主要的遗传物质呢？思考讨论回答收集资料的能力。一、DNA双螺旋结构模型的构建成旁栏思考题目“思考与讨论”引导学生阅读课文P4749。提示1.（1）当时科学界已经发现的证据有：组成N分子的单位是脱氧核苷酸；N分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的的射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间
3、结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建N结构模型；（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量这一碱基之间的数量关系。2.沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。 沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是
4、以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量。于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。提示1.略。2.主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模型的方法等。现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学
5、科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。3.要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。阅读思考完成旁栏思考题目和思考与讨论培养学生的自学能力与自我探究能力。思考、讨论和合作能力二、DNA分子的结构1. DNA的化学组成2.DNA分子的立体结构学生回顾并阅读教材P42-43和P4749，看懂图3-1和图311及PPT上出现的结构平面图，基本单位图。学生回答下列问题：组成DNA的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？组成DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？DNA
6、的每一条链是如何组成的？PPT展示DNA模型图片，学生阅读教材第50页，教师手里拿着着模型进解说过归纳，结构的主要特点是：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5535，另一条链是3555，不宜过深）。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。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：AT、GC（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
7、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AT、GC，不能是AC，GT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。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（ ）A9 B18 C32% D36答案：C阅读理解记住学生训练 拓
8、展学生思维，更好理解新知识 应试能力3.DNA的特性师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。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。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。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
9、性。听讲配合老师回答知识拓展小结本节课我们学习了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AT、GC，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。小结培养学生的总结能力巩固练习PPT上展示课时练习题目，给学生5分钟时间思考解答，然后学生上黑板展示解题过程，教师点拨解题思
10、路。阅读思考动手动脑巩固知识加深理解六、教学反思DNA分子的结构一节，是通过几段科学家进行DNA研究的历史材料来逐渐反映与展现DNA的结构的，我们教学过程中也是通过几个模型的建构逐渐将 它的一级结构到高级结构层次分明的建构出来。这样教学的好处是内容严谨，有条不紊，学生学习起来感觉有层次、有章法。可是我总感觉这个套路美中不足的是学 生在整个知识的学习过程中还是显得有些被动，探究与自主学习的精神不能很好的体现。于是基于这节课的特点和学生的特点，我思考若是采用以下方法效果是否会 有所改进，也算一次尝试创新吧。 由于学生在必修一已经学过核酸的有关知识，因此本节课上应该将核苷酸的组成复习一下，鼓励学生回
11、顾核苷酸有几部分组成，各部分名称是什么，种类，连接特点等，最后要求学生在练习本上完整画出其结构示意图。 接下来，教师可以直接出示一个醒目的DNA结构物理模型，将它摆放在讲桌上，让学生仔细观察，鼓励学生先自己尝试用语言描述DNA分子结构特点，教师可以通 过几个问题稍做引导，比如设计问题：DNA有几条链组成？在这两条链中谁排列在外做骨架？而谁排列在内？学生通过仔细观察，互相补充，自己完全可以解决上 述问题。学生完成初步的观察后教师再用课件打出一张清晰的DNA分子结构模式图，进一步要求学生观察：刚才已经发现两条链的碱基都排列在内侧，现在再观察 两条链的碱基之间有个什么规律？是否有着某种对应关系？怎样对应？学生带着悬疑会很迫切的自己去发现问题。这样一来学生通过感性的观察加上理性的，自 己第一时间就掌握了碱基互补配对原则。 最后引导学生观察DNA的这两条链方向怎样，是否平行。然后要求他们将刚才做出的一系列判断理好头绪、整理说出，同时将书上的总结画下来，看与自己的总结是否有出入，而前面科学家研究的那一大段内容完全可以作为丰富学生科学视野的资料让学生自己阅读。 这样设计我觉得极大程度发挥了学生自主性，也有效地提到了课堂效率，满足了教学直观性原则，使原来一节以传授为主的课变成了学生自己的发现学习，学生有成就感，寓教于乐。