DNA的結(jié)構(gòu) 高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

為什么鑒定DNA可以確認(rèn)烈士身份呢？DNA具有怎樣的結(jié)構(gòu)才能夠儲(chǔ)存如此強(qiáng)大的遺傳信息呢？基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)科學(xué)思維基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探索構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程?？茖W(xué)探究小組合作完成DNA物理模型的構(gòu)建，并描述DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提高探究能力、動(dòng)手能力與團(tuán)隊(duì)合作能力。生命觀(guān)念分析DNA的結(jié)構(gòu)特性與其功能之間的關(guān)系，認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀(guān)念。社會(huì)責(zé)任體驗(yàn)科學(xué)家建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的艱辛與曲折，感悟科學(xué)家探索求真、合作創(chuàng)新的科學(xué)精神；運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)問(wèn)題。教學(xué)重點(diǎn)：（1）DNA結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)；（2）制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型教學(xué)難點(diǎn)：DNA結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)第一部分DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1953年，美國(guó)生物學(xué)家沃森（J.D.Watson，1928—）和英國(guó)物理學(xué)家克里克（F.Crick，1916—2004）于《自然》雜志上發(fā)布的關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的論文，引起極大的轟動(dòng)。第一部分DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建資料1

1944年，艾弗里（O.Avery，1877-1955）及其同事進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，表明DNA是繼承遺傳的分子。資料2

20世紀(jì)30年代，科學(xué)界已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶）4種堿基。脫氧核苷酸=一分子磷酸+一分子脫氧核糖+一分子堿基堿基堿基第一部分DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1’2’3’4’5’磷酸二酯鍵5′3′DNA分子就是這樣一條核苷酸鏈嗎？它們?nèi)绾谓M合構(gòu)成完整的DNA分子的？探究一DNA的結(jié)構(gòu)是什么形狀？（平面、螺旋）資料3

1951年，富蘭克林（R.E.Franklin，1920—1958）和她的同事威爾金斯（M.Wilkins，1916—2004）應(yīng)用X射線(xiàn)衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜，為沃森和克里克推算出DNA結(jié)構(gòu)提供決定性的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。資料4一束束通過(guò)含有水平線(xiàn)的陣列的波會(huì)產(chǎn)生一行垂直于該水平線(xiàn)的斑點(diǎn)。富蘭克林拍攝的DNA衍射圖譜富蘭克林穿過(guò)平行線(xiàn)時(shí)光波衍射的模式√探究二DNA是幾條鏈的螺旋結(jié)構(gòu)？資料5科學(xué)家利用電子顯微鏡測(cè)定DNA的直徑為2nm。只有通過(guò)2條鏈和3條鏈模型推測(cè)的DNA直徑是2nm。資料6沃森和克里克嘗試搭建了很多種不同的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，但均已失敗告終。資料7科學(xué)家又利用2條鏈和3條鏈模型推測(cè)的DNA含水量和實(shí)際測(cè)定的相比，結(jié)果只有通過(guò)2條鏈推測(cè)的含水量和實(shí)際測(cè)得的含水量相符合。DNA由兩條鏈組成，且兩條鏈相互平行。探究三DNA的雙螺旋是如何拼接而成的？資料8堿基疏水，脫氧核糖和磷酸親水，而DNA在細(xì)胞中始終處于一個(gè)水環(huán)境中?？赡苄?可能性1可能性3√堿基分布在DNA分子的內(nèi)部探究四堿基是如何配對(duì)的呢？資料9

1952年春天，奧地利生物化學(xué)家查哥夫（E.Chargaff，1905—2002）對(duì)DNA進(jìn)行了定量分析，結(jié)果如下表：腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）A與T配對(duì)、G與C配對(duì)——堿基互補(bǔ)配對(duì)原則探究四堿基是如何配對(duì)的呢？腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）氫鍵越多，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，即含G、C堿基對(duì)比例越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。一個(gè)堿基上的H原子和與之配對(duì)的堿基上的電負(fù)性強(qiáng)的N原子或O原子之間的靜電吸引作用就形成一種弱的引力——?dú)滏I。探究五DNA的兩條鏈?zhǔn)峭蜻€是反向的呢？資料10富蘭克林和威爾金斯給DNA拍了多張Ｘ射線(xiàn)衍射圖譜，他們發(fā)現(xiàn)DNA翻轉(zhuǎn)180°后的圖譜與未翻轉(zhuǎn)的一模一樣。DNA翻轉(zhuǎn)180°小組成員右手模擬磷酸搭在前一個(gè)人的肩膀上連接成單鏈，左手平舉掌心向前模擬堿基，嘗試兩條鏈上的堿基進(jìn)行牽手配對(duì)，探究?jī)蓷l鏈相連的方向。DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪虻牡谝徊糠諨NA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建沃森和克里用鐵皮、鐵棍和鐵絲搭建的DNA雙螺旋模型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，現(xiàn)收藏于紐約科學(xué)博物館1962年，沃森、克里克和威爾金斯因這一研究成果而獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。威爾金斯沃森克拉克1953年，沃森和克里克撰寫(xiě)的《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型》論文在《自然》雜志上刊載。1962年，沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第一部分DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建雙螺旋結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)雙螺旋解開(kāi)放大第二部分DNA的結(jié)構(gòu)DNA是由

條單鏈組成的，這兩條鏈按

平行方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA中的

和

交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成

；

在內(nèi)側(cè)。兩條鏈上的堿基通過(guò)

連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)具有一定的規(guī)律：A一定與

配對(duì)；G一定與

配對(duì)。堿基之間的這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，叫作

。兩反向磷酸脫氧核糖基本骨架堿基氫鍵TC堿基互補(bǔ)配對(duì)原則探究·實(shí)踐制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，利用手中的材料制作DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對(duì)DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。（請(qǐng)同學(xué)們注意材料與顏色的對(duì)應(yīng)關(guān)系）名稱(chēng)腺嘌呤鳥(niǎo)嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶脫氧核糖磷酸顏色綠色藍(lán)色紅色黃色黑色白色形狀圓柱形圓柱形圓柱形圓柱形圓柱形球形符號(hào)AGCTDP第三部分DNA的結(jié)構(gòu)特性和功能觀(guān)察DNA結(jié)構(gòu)模型，思考如下問(wèn)題：1、DNA是如何保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的？2、為什么每個(gè)DNA結(jié)構(gòu)模型都與眾不同？不同生物的DNA是否也不同？3、DNA只含有4種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息？⑴兩條鏈反向平行盤(pán)旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。⑵外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接成基本骨架；⑶內(nèi)側(cè)：兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則每個(gè)DNA結(jié)構(gòu)模型的堿基排列順序都是特定的。不同生物DNA的堿基排列順序也不同，這體現(xiàn)了DNA的特異性。DNA的堿基排列順序是千變?nèi)f化的，因此能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，這體現(xiàn)了DNA的多樣性。第三部分DNA的結(jié)構(gòu)特性和功能穩(wěn)定性特異性多樣性DNA作為遺傳物質(zhì)所具備的特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定；2、具有儲(chǔ)存遺傳信息的能力；3、能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行自我復(fù)制；4、能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成等結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)應(yīng)用：運(yùn)用DNA指紋技術(shù)協(xié)助破案、親子鑒定、死者遺骸的鑒定等DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立，在生命科學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義，這個(gè)過(guò)程中充滿(mǎn)艱辛與曲折，同學(xué)們通過(guò)學(xué)習(xí)這段科學(xué)史有哪些啟示？不同學(xué)科的聯(lián)合和交叉，往往能夠“擦出火花”，是科技創(chuàng)新和前進(jìn)活力的重要源泉，因此要善于交流、合作；一切的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)知既是積累和深化的過(guò)程，也是不斷揚(yáng)棄的過(guò)程。站在巨人的肩膀上，不斷奮力前行，排除層層阻礙，不畏失敗，充滿(mǎn)自信，方能收獲正果。課堂小結(jié)主要特點(diǎn)①由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋而成。②外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。③DNA分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)。DNA的結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建(堿基互補(bǔ)配對(duì)原則)課堂練習(xí)一條DNA單鏈的序列是5‘-GATACC-3’，那么它的互補(bǔ)鏈的序列是（）A．5'-CTATGG-3’B．5'-GATACC-3’C．5'-GGTATC-3'D．5'-CCATAG-3'C①

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