《DNA分子的結(jié)構(gòu)》參考教案

1、第2節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)、教學(xué)目標(biāo)1. 知識(shí)方面識(shí)記構(gòu)成DNA分子的基本單位、核苷酸種類、堿基種類、元素種類。DNA分子的平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。2. 情感態(tài)度與價(jià)值觀方面認(rèn)識(shí)到與人合作的在科學(xué)研究中的重要性，討論技術(shù)的進(jìn)步在探索遺傳物質(zhì)奧 秘中的重要作用。認(rèn)同人類對(duì)遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深化、不斷完善的過程3. 能力方面制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。就科學(xué)家探索基因的本質(zhì)的過程和方法進(jìn)行分析和討論，領(lǐng)悟模型方法在這些 研究中的應(yīng)用。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1. 教學(xué)重點(diǎn)：制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。2. 教學(xué)難點(diǎn)：DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)三、教學(xué)方法：討論法、演示法四、教學(xué)課時(shí)：2五、教

2、學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師組織和引導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖問題探討引導(dǎo)學(xué)生思考討論回答，老師提示。思考討論回答收集資 料的能 力。、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文P4749。提示1.（ 1）當(dāng)時(shí)科學(xué)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)有：組 成D NA分子的單位是脫氧核苷酸；DNA分子是由 含4種堿基的脫氧核苷酸長鏈構(gòu)成的；（2）英國科閱讀思考完成旁 欄思考培養(yǎng)學(xué) 生的自 學(xué)能力 與自我6 / 5的構(gòu)建成旁欄思考題目學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA的X射線衍 射圖譜；（3）美國生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子 結(jié)構(gòu)的方法（1950年），即按照X射線衍射分析的 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型的方法（因?yàn)槟Ｐ湍苁股锎蠓?子非常復(fù)雜的空間結(jié)

3、構(gòu)，以完整的、簡明扼要的形 象表示出來），為此，沃森和克里克像擺積木一樣， 用自制的硬紙板構(gòu)建D N A結(jié)構(gòu)模型；（4）奧地利 著名生物化學(xué)家查哥夫的研究成果：腺嘌呤（A ）的 量總是等于胸腺嘧啶（T）的量，鳥嘌呤（G ）的 量總是等于胞嘧啶（C ）的量這一堿基之間的數(shù)量 關(guān)系。2沃森和克里克根據(jù)當(dāng)時(shí)掌握的資料，最初嘗試了 很多種不同的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，在這些模 型中，他們將堿基置于螺旋的外部。在威爾金斯為 首的一批科學(xué)家的幫助下，他們否定了最初建立的 模型。在失敗面前，沃森和克里克沒有氣餒，他們 又重新構(gòu)建了一個(gè)將磷酸一核糖骨架安排在螺旋外 部，堿基安排在螺旋內(nèi)部的雙鏈螺旋。沃森和克里

4、克最初構(gòu)建的模型，連接雙鏈結(jié)構(gòu)的 堿基之間是以相同堿基進(jìn)行配對(duì)的，即 A與A、T 與T配對(duì)。但是，有化學(xué)家指出這種配對(duì)方式違反 了化學(xué)規(guī)律。1952年，沃森和克里克從奧地利生物 化學(xué)家查哥夫那里得到了一個(gè)重要的信息：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量，鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C ）的量。于是，沃 森和克里克改變了堿基配對(duì)的方式，讓A與T配對(duì), G與C配對(duì)，最終，構(gòu)建出了正確的 DNA模型。提示1略。2.主要涉及物理學(xué)（主要是晶體學(xué)）、 生物化學(xué)、數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。涉及題目和探究能力。思考思考與討論思考、討論和 合作能 力與討論”的方法主要有：X射線衍射結(jié)構(gòu)分析方法，

5、其中包 括數(shù)學(xué)計(jì)算法；建構(gòu)模型的方法等。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 中許多成果的取得，都是多學(xué)科交叉運(yùn)用的結(jié)果； 反過來，多學(xué)科交叉的運(yùn)用，又會(huì)促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展， 誕生新的邊緣學(xué)科，如生物化學(xué)、生物物理學(xué)等。3要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；要善于 與他人交流和溝通，閃光的思想是在交流與撞擊中 獲得的；研究小組成員在知識(shí)背景上最好是互補(bǔ)的， 對(duì)所從事的研究要有興趣和激情等。二、DNA分子的結(jié) 構(gòu)出示DNA模型，學(xué)生閱書第50頁，指著模型進(jìn)解 說過歸納，結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是： 兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)（簡要解釋 反向”，一條鏈?zhǔn)?- 3 ，另一條鏈?zhǔn)? 5 ，不宜過深）。 脫氧核糖和磷酸交替連接，排列

6、在 DNA分 子的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對(duì) 氫鍵”要進(jìn) 行必要的解釋）連接成堿基對(duì)，且堿基配對(duì)有一定 的規(guī)律：A T、GC （A 一定與T配對(duì)，G 一定 與C配對(duì)）。可見，DNA 一條鏈上的堿基排列順序確定了， 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，另一條鏈上的堿基排列順 序也就確定了（可在黑板上練習(xí)一道題以鞏固互補(bǔ) 配對(duì)原則）。教師設(shè)問，學(xué)生思考后，由教師回答：設(shè)問一：堿基配對(duì)時(shí)，為什么嘌呤堿不與嘌呤 堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對(duì)呢？這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物（畫出雙環(huán)），閱讀理解記住拓展學(xué)生思 維，更 好理解 新知識(shí)占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物（

7、畫出單環(huán)）， 占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定 的，只有雙環(huán)化合物和單環(huán)化合物配對(duì)才合適。設(shè)問二：為什么只能是 A T、G C，不能是 AC，GT 呢？這是由于A與T通過兩個(gè)氫鍵相連，G與C通 過三個(gè)氫鍵相連，這樣使 DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定， 所以，A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1: 1。某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分 子數(shù)占18%，那么鳥嘌呤的分子數(shù)占（）A. 9% B. 18% C. 32% D. 36% 答案：C學(xué)生訓(xùn)練應(yīng)試能力3.DNA的特性師生共同活動(dòng)，學(xué)生討論和教師點(diǎn)撥相結(jié)合。 穩(wěn)定性：DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與 Pi交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對(duì)

8、的方 式是穩(wěn)疋不變的，從而導(dǎo)致 DAN分子的穩(wěn)疋性。 多樣性：DNA分子中堿基相互配對(duì)的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化 的。如一個(gè)最短的DNA分子大約有4000個(gè)堿基對(duì)， 這些堿基對(duì)可能的排列方式就有 4- 10 種。實(shí)際上構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目是成千上 萬的，其排列種類幾乎是無限的，這就構(gòu)成 DNA 分子的多樣性。 特異性：每個(gè)特定的DNA分子都具有特定 的堿基排列順序，這種特疋的堿基排列順序就構(gòu)成 了 DNA分子自身嚴(yán)格的特異性。聽講配合老師回答知識(shí)拓展小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了 DNA的化學(xué)組成，DNA的 立體結(jié)構(gòu)和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、 T、G、C

9、四種，構(gòu)成DNA的基本單位也有4種。小結(jié)培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)能力每個(gè)DNA分子由二條多脫氧核苷酸長鏈反向平行 盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條鏈上的堿基按照堿基互補(bǔ) 配對(duì)原則，即AT、G C,通過氫鍵連接成堿基 對(duì)。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。多樣 性產(chǎn)生的原因主要是堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化，4 種脫氧核苷酸排列的特定順序，包括特定的遺傳信 息。每個(gè)DNA分子能夠貯存大量的遺傳信息。模型構(gòu) 建制 作DNA雙螺旋 結(jié)構(gòu)模 型讓學(xué)生做P50模型構(gòu)建制作DNA雙螺旋結(jié) 構(gòu)模型，實(shí)驗(yàn)的材料及一些基本步驟可在上課前 準(zhǔn)備好，教師示范。提示1.DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是 堿基對(duì)的排列順序卻是千變?nèi)f化的。堿基對(duì)千變?nèi)f 化的