DNA分子的结构.doc

DNA分子的结构”的探究性课堂教学设计创设情境 在这节课的教学过程中，笔者首先让学生自学了DNA的基本结构单位：4种脱氧核苷酸。在对DNA的双螺旋结构进行学习之前，笔者给学生创设了这样的一个探究情景：“现在我们已经认识了DNA的基本结构单位：4种脱氧核苷酸，那么我们就一起来把这一个个的脱氧核苷酸，用一定的方式组合成DNA的结构，请看黑板。”笔者随即在黑板上，从上到下依次画出了几个游离的脱氧核苷酸，接着提出问题：“现在黑板上有了四个脱氧核苷酸，那么请同学们思考，我们应该怎样将它们组合起来，从而构成DNA分子的结构呢？”引导分析通过以上情景的创设，笔者进一步启发学生，针对构成DNA的基本结构单位，4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的分子结构的？进行认真的思索。于是笔者因势利导，和学生们共同进行了一番分析：“我们是把黑板上，位于上方的一个脱氧核苷酸的碱基和它下面一个脱氧核苷酸的碱基连接在一起呢；还是把上面一个脱氧核苷酸的磷酸和下面一个脱氧核苷酸的磷酸连接在一起；再或者，是把上面一个脱氧核苷酸的五碳糖和下面一个脱氧核苷酸的五碳糖连接在一起？到底我们应该怎么做啊！提出问题通过以上的引导和分析，学生们很自然地就提出了这样的一个探究性问题：构成DNA的基本单位，脱氧核苷酸之间是以怎样的方式连接，从而构成DNA的分子结构的？做出假设问题提出以后，同学们提出了各种不同的假设，主要有以下三种：1、有一部分同学已经认真观察过DNA分子的结构模式图，所以他们认为应该是位于上面的一个脱氧核苷酸的磷酸和下面的一个脱氧核苷酸的五碳糖交替聚合连接成链；2、另有一部分同学也浏览了该图，但并不仔细，他们提出应该是碱基和碱基连接；3、还有一部分同学根本没有看书，胡乱进行了一番猜测，他们认为可能是五碳糖和五碳糖相连接。探究活动针对同学们自己做出的众多不同假设的情况，笔者顺势提出课堂探究要求：“同学们刚才做出了这么多不同的假设，现在我请大家仔细研究一下第7页图6-4，通过认真研究，对自己的假设进行验证，然后我请一位同学来为我们总结出他研究后的结论是什么？并且还要上讲台来为我们把黑板上的这四个脱氧核苷酸用正确的方式连接成链。”接下来，学生们就在老师的指导下，开始了这节课的第一个探究活动。归纳总结经过了大约1分钟的仔细观察、探究以及讨论，同学们很快得出了上、下脱氧核苷酸之间，在构成DNA时，是以磷酸和五碳糖交替聚合连接构成链状结构的。并且能够准确地在黑板上画出正确的连接方式。进一步创设情景，设计环环相扣的多个探究，引导学生通过探究活动，获得更多的新知识在第一个探究活动取得成功之后，笔者又进一步创设情景：“在刚才的学习过程中，同学们都表现得非常好，通过对图6-4的仔细研究，我们发现DNA分子是由很多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链而组成的，那么再请同学们进一步进行观察，DNA分子的结构包含几条这样的脱氧核苷酸链呢？”经过观察，学生很快得出：DNA的结构由两条脱氧核苷酸链组成，也就是DNA是双链结构的结论。在得出这一结论之后，笔者又进一步进行引导：“刚才我们通过自主探究，了解到构成DNA的结构，是由上、下脱氧核苷酸分别以磷酸和五碳糖交替聚合连接成链状结构，而且DNA是由两条脱氧核苷酸链构成的。那么，现在请看黑板。”这时笔者又故意在黑板上，在刚才由同学补充完整的脱氧核苷酸链的右边，又画出了一条方向相同的脱氧核苷酸链。然后又提出了一个创设情景的问题：“各位同学，现在黑板上已经有了两条脱氧核苷酸链，是不是就可以构成一个DNA分子了呢？”很多同学立即回答：是。也有一部分同学不说话。笔者又接着提问：“到底是不是啊？”这时又有更多的同学不说话了。通过这样的方式，笔者就成功地营造了一种探究气氛。那些不说话的同学，立即很主动地对图6-4又一次进行了更加仔细的研究，很快他们大声地回答：不对。此时笔者并没有急着做出肯定，而是将这种探究气氛营造到底：“有同学说不对，请问哪里不对了，我可是严格按照脱氧核苷酸链的构成方式画的！”于是所有同学都把目光又一次转向了图6-4。几秒钟过后，一些学生很肯定地回答：是方向不对。这时笔者还是没有作出任何肯定，而是又接着往下提问：“是谁的方向不对了？”经过几秒钟的沉默和进一步的思考，有同学详细地回答道：“是右边这条链的碱基方向不对，右边链上的碱基应该转过来和左边链上的碱基挨在一起；另外，五碳糖也应该上下方向颠倒一下。”对于这个同学的回答，笔者立即给予了很高的评价：“非常好，我们同学的观察力就是敏锐！”随后，笔者又顺水推舟提出结论性的思考问题：“刚才我们同学提出，我所画的构成DNA的两条链的方向不对。那么现在，如果我用一个向上的箭头（笔者随即在黑板上两条脱氧核苷酸链的旁边画上“” ）表示左链的方向的话，那么右链就应该怎样表示？” 同学们很快回答：“用向下的箭头表示。”（笔者随即在“”旁边画上“”，并且将右边那条脱氧核苷酸链按正确的方向重新画过）随后笔者又进一步补充：两条反向的由磷酸和五碳糖交替连接构成的脱氧核苷酸链，位于DNA结构的外侧，是被称为主链的结构，它们是相互平行的。并且，两条平行的主链还围绕DNA分子的中轴构成了螺旋结构。而碱基则位于螺旋结构的内侧。然后笔者引导学生总结出：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成的螺旋结构，简称双螺旋结构。接着，笔者又进一步引导学生再观察图6-4，引导他们将目光集中到位于双螺旋结构的内侧，碱基所在的位置，提出了又一个探究要求：“现在我们一起来观察位于双螺旋结构内侧的这些碱基，刚才在总结主链结构时，我们发现构成DNA的左、右两条链的脱氧核苷酸的碱基是挨在一起的，那么是任意的两个碱基都可以象这样挨在一起呢，还是有什么特殊的规律呢？” 同样通过几秒钟的认真研究，学生们很快总结出：两条链的碱基总是按照A与T、G与C配对的原则。并且他们还在书上找到了这种配对原则的名称：碱基互补配对原则。这一结论获得后，笔者立即给予了肯定，同时再一次提出探究要求：“通过前一节课的学习，我们知道DNA作为遗传物质，其分子结构应该是比较稳定的。而现在我们还知道，DNA分子结构是由脱氧核苷酸组成的，那么请同学们思考：在DNA的双螺旋结构中，上、下和左、右脱氧核苷酸之间，分别以什么样的方式来构成DNA分子结构的稳定性？请同学们认真阅读课本第8页第三自然段的小字部分，同时再观察图6-4，然后我给大家5分钟时间，前后三排的六个同学为一个小组，展开讨论，之后我会随机抽三个小组，派代表起来阐述他们讨论所得的观点。”当讨论开始进行时，笔者也以一个普通讨论者的身份随机地参加了几个小组的讨论。5分钟以后，笔者便随机地抽取了三个小组分别派代表阐述了他们的观点。其中有一个小组阐述的观点比较全面而且很有新意：“我们小组的同学认为，构成DNA分子结构的脱氧核苷酸之间的上、下关系，是由磷酸和五碳糖相互聚合连接而稳定的，而左、右关系是由配对的碱基之间相互形成氢键而稳定的。另外，通过刚才阅读的那段文字以及对图6-4更加仔细的研究和讨论，我们还弄明白了为什么碱基互补配对时，总是A与T，G与C配对的原因。这是由于嘌呤分子大于嘧啶分子，而构成DNA的两条链是平行的嘛！那么要保持DNA两条链距离不变，只有嘌呤和嘧啶配对，碱基对的长度才大致一样。还有就是因为A和T都刚好能形成两个氢键，G和C都刚好能形成三个氢键，就好比是一部梯子上的横板一样，长、宽必须基本一致，梯子才能稳当。那么如何使DNA分子的结构稳定也就是这个道理。”当这个小组的代表阐述到这里，正准备坐下时，笔者接着追问到：“请先别坐下好吗？老师对刚才你们小组提出的，梯子的理论非常欣赏和感兴趣。我想请你们，再把关于梯子结构的稳定有耐于横板长、宽一致的问题讲得再具体些。” 于是这位代表同学继续讲道：“横板就好比DNA的碱基对，长要一致就是说不能用嘌呤和嘌呤配对，因为他们的分子都较大，也不能用嘧啶和嘧啶配对，因为他们的分子都较小，而只能一个嘌呤和一个嘧啶配对，才能使上、下碱基对的长度刚好大致一样。而所谓宽要一致就是指A与T刚好都能形成两个氢键，那么相当于它们的宽就刚好应该是差不多的。G和C都刚好能形成三个氢键，所以它们的宽度就是差不多的。”此时这个小组的另一位同学忍不住站起来补充到：“也就是说相当于，A和T之间能形成两个氢键就好比刚好能钉上两颗钉子，而G和C之间能形成三个氢键就好比刚好能钉上三颗钉子，那么如果用A和C配对话，也是一个嘌呤和一个嘧啶配对，所以长度倒是基本一致，可宽度上就有相当于一颗钉子的位置不一致了。”对于这个小组的阐述，笔者立即给予了极高的评价：“通过刚才我们这个小组的两位同