DNA分子的結構說課

1、1、教、教 學學 分分 析析2、教、教 學學 目目 標標3、教、教 學學 方方 法法4、教、教 學學 過過 程程DNA分子分子的結構的結構說說 課課 內內 容容 5、教、教 學學 感感 悟悟1 1、教材分析、教材分析 教材的地位和作用：教材的地位和作用： “DNA“DNA分子的結構分子的結構”是人教版高中生物必修是人教版高中生物必修2 2遺傳與進遺傳與進化化第第3 3章第章第2 2節(jié)的內容，由節(jié)的內容，由DNADNA模型的構建、模型的構建、DNADNA分子結分子結構的特點及制作構的特點及制作DNADNA模型三部分內容構成。其中的堿基互模型三部分內容構成。其中的堿基互補配對原則是補配對原則是DN

2、ADNA復制及基因表達過程中遵循的重要原則復制及基因表達過程中遵循的重要原則。而。而DNADNA分子的雙螺旋結構更是學生理解生物的多樣性、分子的雙螺旋結構更是學生理解生物的多樣性、特異性的物質基礎。特異性的物質基礎。1 1、教材分析、教材分析教材中豐富的生物學史：教材中豐富的生物學史：威爾金斯（威爾金斯（M.Willkins）和富蘭克林（）和富蘭克林（R.Franklin）的）的DNA結晶的結晶的X射線衍射圖譜射線衍射圖譜沃森（沃森（J. Watson）和克里克（）和克里克（F.Crick）首先發(fā)現(xiàn)的首先發(fā)現(xiàn)的DNA雙螺旋結構雙螺旋結構查哥夫（查哥夫（E.Chargaff）得出的重要規(guī)律）得出

3、的重要規(guī)律 學情分析學情分析脫氧核苷酸脫氧核苷酸種類及結構種類及結構DNA是主要是主要遺傳物質遺傳物質學生學生學生的空間學生的空間想象能力和想象能力和數(shù)學思維較數(shù)學思維較差差難點難點構建模型構建模型分析特點分析特點用數(shù)學描述生命現(xiàn)象用數(shù)學描述生命現(xiàn)象教學目標教學目標學會制作學會制作DNA分子雙螺旋結構模型分子雙螺旋結構模型通過討論通過討論DNA結構模型的構建歷程，結構模型的構建歷程，認識到學科間的綜合及科學家間的互認識到學科間的綜合及科學家間的互助合作在科學研究中的重要性。助合作在科學研究中的重要性。概述概述DNA分子結構的主要特點分子結構的主要特點重點：重點：1.DNA分子結構的主要特點。

4、2.制作DNA的雙螺旋結構模型。難點：難點：堿基互補配對原則的理解和應用。教學方法教學方法鞏固鞏固思維思維拓展拓展原則原則制作制作DNA分子模型分子模型展示展示模型歸納特點模型歸納特點探究探究模型構建過程模型構建過程練練做做看看想想學法學法 教法教法教學過程教學過程鞏固練習鞏固練習課堂小結課堂小結新課展開新課展開課題引入課題引入知識拓展知識拓展DNA分子分子的結構的結構DNA不不朽朽的的雙雙螺螺旋旋課題引入課題引入創(chuàng)設情境創(chuàng)設情境 新課展開新課展開DNA分子的分子的結構結構探究模型構建過程探究模型構建過程觀察模型分析特點觀察模型分析特點親身實踐制作模型親身實踐制作模型研究基礎研究基礎模型方案模

5、型方案如何驗證如何驗證情感升華情感升華立體結構平面結構單鏈結構親身體驗直觀對比雙雙螺螺旋旋結結構構主要主要特點特點堿基互補堿基互補配對原則配對原則DNADNA分子的特點：多樣性、特異性和穩(wěn)定性分子的特點：多樣性、特異性和穩(wěn)定性由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成。盤旋而成。外側由脫氧核糖和磷酸交替連接構外側由脫氧核糖和磷酸交替連接構成基本骨架成基本骨架 ，堿基排列在內側。，堿基排列在內側。DNADNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。連接成堿基對。A A C C G GA TA A C C G GA TT T G G C C T

6、AT T G G C C T ADNADNA分子分子的結的結構構板書板書 (堿基互補配對原則堿基互補配對原則)下面是下面是DNADNA的分子結構模式圖，說出圖中的名稱的分子結構模式圖，說出圖中的名稱12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鳥嘌呤鳥嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脫氧核糖脫氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸8. 堿基對堿基對9. 氫鍵氫鍵10. 一條脫氧核苷酸鏈的片段一條脫氧核苷酸鏈的片段設設DNADNA一條鏈為一條鏈為1 1鏈，互補鏈為鏈，互補鏈為2 2鏈。鏈。根據(jù)堿基互補配對原則根據(jù)堿基互補配對原則可知：可知：A A

7、1 1=T=T2 2 ， A A2 2=T=T1 1， GG1 1 = C = C2 2 ， GG2 2 =C =C1 1。請證明在請證明在DNADNA雙鏈中：雙鏈中： A = T A = T ， G = CG = CA A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA雙鏈雙鏈五、知識拓展五、知識拓展- -練練堿基互補配對原則的應用因為： A=A1+A2 , T=T1+T2又因為：A1=T2 ， A2=T1所以： A1+A2 = T1+T2，A=T解析：解析：可引申為：可引申為：嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿

8、基總數(shù) A+G=T+C 即A+G/T+C=1或A+G/A+T+G+C=1/2雙鏈雙鏈DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一條鏈的等于其中任何一條鏈的A+T/G+CA+T/G+CA+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1GG1 1+C+C1 1A A2 2 +T +T2 2GG2 2 +C +C2 2= = =例題例題1 1、某雙鏈某雙鏈DNADNA分子中，分子中，GG占占1/51/5，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因為因為：DNA分子中，A+G=T+C。所以： A=1/21/5=3/10雙鏈雙鏈DNADNA分子中，互補的兩條鏈中分子中，互補的兩條鏈

9、中A+G/T+CA+G/T+C互為倒數(shù)。兩條鏈互為倒數(shù)。兩條鏈A+T/G+CA+T/G+C之比之比相等。相等。A1+G1T1+C1 = aT2+C2A2+G2 = 1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=例題例題2 2、在、在DNADNA的一個單鏈中，的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個上述比例在其互補鏈和整個DNADNA分子中分別是多分子中分別是多少？少？2.5 1A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNA雙鏈A1+T1G1+C1 = aG2+C2A2+T2= aDNADNA分子中的堿基互補配對原則的有關計算分子中的堿基互補配

10、對原則的有關計算某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占22，那么，胞嘧啶的分子數(shù)占（ ） A11 B22 C28 D44CDNADNA分子中的堿基互補配對原則的有關計算分子中的堿基互補配對原則的有關計算2、根據(jù)堿基互補配對原則，在AG時，雙鏈DNA分子中，下列四個式子中正確的是（ ）CDNADNA分子中的堿基互補配對原則的有關計算分子中的堿基互補配對原則的有關計算3、若DNA分子的一條鏈中（A+T）/（C+G）=a，則其互補鏈中該比值為（ ） A、a B、1/a C、1 D、11/a4、若DNA分子中一條鏈的堿基摩爾比為ACGT11.522.5，則其互補鏈中嘌呤堿基與嘧啶堿基的摩爾比為

11、（ ） A 54 B 43 C 32 D 52AB沃森和克里克在論文中寫道：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們又立即提出了遺傳物質進行復制的一種可能機理”。你能否根據(jù)我們今天學的DNA的結構的知識預測一下DNA分子是如何復制的？教學感悟教學感悟新課程下的生物教學，真正還原了生命科學作為實驗學科的本質，知識與能力并重，課內與課外并存。本節(jié)課通過學生自主活動與教師指導相結合，實現(xiàn)了三維目標。師生互動、循序漸進，強化了生物學主干知識。學生帶著問題走進課堂，帶著新問題進入下一階段的學習。學生在這其中的更多的是積極主動，合作交流，教師在這其中更多的是積極引導，肯定評價。 可借可借鑒鑒方法方法參參考原型

12、考原型已有知已有知識識一、探究模型一、探究模型構構建建過過程程想想研究基礎腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸鳥嘌呤鳥嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸單鏈脫氧核苷酸單鏈DNADNA的基本單位脫氧核苷酸的基本單位脫氧核苷酸模型構建法模型構建法 就是搭建模型就是搭建模型, ,也就是拼湊。就像小孩擺積木一樣，在實驗室里，用一也就是拼湊。就像小孩擺積木一樣，在實驗室里，用一些圓球木棍等來構建分子結構模型。些圓球木棍等來構建分子結構模型。 這種方法在科學上發(fā)揮著重要的作用。這種方法在科學上發(fā)揮著重要的作用。 二十世紀的四大發(fā)現(xiàn)：二十世紀的

13、四大發(fā)現(xiàn)： 宇觀世界的宇宙大爆炸模型宇觀世界的宇宙大爆炸模型 宏觀世界的大地構造板塊模型宏觀世界的大地構造板塊模型 微觀世界的物質結構夸克模型微觀世界的物質結構夸克模型 DNA分子的雙螺旋結構模型分子的雙螺旋結構模型鮑林（1901.2.281994.8.19）是著名的量子化學家，他在化學的多個領域都有過重大貢獻。曾兩次榮獲諾貝爾獎（1954年化學獎， 1962年和平獎），有很高的國際聲譽。20世紀50年代，倫敦大學物理學家威爾金斯和化學家富蘭克林得到了DNA的X射線晶體衍射圖像。威爾金斯威爾金斯富蘭克林富蘭克林DNA衍射圖譜X衍射技術是用衍射技術是用X光透過光透過物質的結晶體，使其在物質的結晶

14、體，使其在照片底片上衍射出晶體照片底片上衍射出晶體圖案的技術。這個方法圖案的技術。這個方法可以用來推測晶體的分可以用來推測晶體的分子排列。子排列。19511951年威爾金斯和富蘭克林展示了一張年威爾金斯和富蘭克林展示了一張DNADNA的的X X射線衍射圖射線衍射圖沃森看到這張圖時激動得話也說不出來，他的心怦怦直跳，從沃森看到這張圖時激動得話也說不出來，他的心怦怦直跳，從圖上他斷定圖上他斷定DNA的結構是一個規(guī)則的螺旋體。他打定主意要制的結構是一個規(guī)則的螺旋體。他打定主意要制作一個作一個DNA模型。他的這種想法得到了他的合作伙伴克里克的模型。他的這種想法得到了他的合作伙伴克里克的認可。于是他們兩

15、人便采用當時著名的化學家認可。于是他們兩人便采用當時著名的化學家鮑林研究蛋白質鮑林研究蛋白質結構的模型構建法，結構的模型構建法，用紙和鐵絲制作模型。用紙和鐵絲制作模型。你第一眼看到此圖認為你第一眼看到此圖認為DNA應該是怎樣的結構？應該是怎樣的結構？ 構建方案生化學家生化學家查哥夫查哥夫A和和T的分子數(shù)的分子數(shù)相等，相等，G和和C的的分子數(shù)相等分子數(shù)相等兩條鏈如何排列堿基怎樣配對脫氧核糖和磷酸脫氧核糖和磷酸交替排列在內側交替排列在內側堿基排在外側堿基排在外側CATCGCATCGCA堿基外側排列模型堿基外側排列模型脫氧核糖和磷酸交脫氧核糖和磷酸交替排列在外側，替排列在外側，堿基排在內部堿基排在內

16、部,且同型堿基配對且同型堿基配對A與與A配對配對,T與與T配對，配對，C與與C配對配對,G與與G配對配對.堿基內側同型配對模型堿基內側同型配對模型ATCGATCGGGAA 問題：比較它們各自的特點問題：比較它們各自的特點ATCGATCGGGAACATCGCATCGCA原型對比原型對比螺旋的內側由堿螺旋的內側由堿基構成，嘌呤與基構成，嘌呤與嘧啶相連，每對嘧啶相連，每對堿基對的長度單堿基對的長度單位相同位相同如何驗證呢如何驗證呢沃森和克里克搭建的模型與衍射圖像一致 1953年沃森和克里克在Nature雜志上刊載論文核酸的分子結核酸的分子結構模型脫氧核糖核構模型脫氧核糖核酸的一個結構模型酸的一個結構

17、模型引起了極大的轟動。被認為是“生物學的一個標志，開創(chuàng)了新的時代” 。情感升華情感升華情感目標情感目標在沃森和克里克的模型構建過程中借鑒了哪些科學家的哪些理論？涉及到了哪些學科？1、威爾金斯和富蘭克林的DNA結晶的X射線衍射圖譜（物理）2、查哥夫的模型構建法（化學）3、查哥夫的堿基數(shù)量特點（化學）沃森：生物學家克里克：物理學家從圖中可見DNA具有規(guī)則的雙螺旋空間結構二、觀察二、觀察DNADNA雙螺旋結構模型雙螺旋結構模型- -看看三、DNA雙螺旋結構的主要特點（1 1）DNADNA分子是由兩條分子是由兩條反向反向平行平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的。而成的。（1 1）DNADNA分子是由兩條分子是由兩條反向反向平行平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脫氧核糖脫氧核糖和磷酸和磷酸交替連接，排列在外交替連接，排列在外側，構成側，構成基本骨架基本骨架；堿基堿基在在內側。內側。三、DNA雙螺旋結構的主要特點（1 1）DNADNA分子是由兩條分子是由兩條反向反向平行平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脫氧核脫氧核糖和磷酸糖和磷酸交替連接，排列交替連接，排列在外側，構成在外側，構成基本骨架基本骨架；堿基在