DNA的安插模型在遗传教学中的运用.doc

DNA的安插模型在遗传教学中的运用 高中生物第五章“遗传与变异”是整个课本的重点与难点，而本章第一节第一部分“遗传的物质基础”所讲述的主要遗传物质DNA的结构、DNA的复制、蛋白质的合成等内容，又是第五章的重点与难点。如何让学生准确、顺利地掌握这部分内容？我将自制的DNA安插模型运用在此处的教学中，收到了良好的教学效果。 传统的DNA空间模型是两条相互盘旋的脱氧核苷酸链通过氢键连接而成的（参看高中生物彩图八）。这种模型呈现在学生面前，虽然比较直观，但总给人一种眼花缭乱的感觉。根据原来的DNA结构模型，同时又受小孩子玩的安插积木的启发，我自制了DNA的安插模型。1模型制作1.1 脱氧核糖模型 找五边型的木片若干，均涂上红色，见图1，并在箭头所指处打上小孔。1.2 磷酸模型 找大小相同的小木球若干，尺寸要比脱氧核糖模型略小，如图2，均涂上黄色，并在箭头所指处打上小孔。1.3 含氮碱基模型 找形状如图3的木片若干（稍厚较好，便于安插），分别涂上不同的颜色，在模型上分别注上A、T、G、C字样，并在箭头所指处打上小孔。1.4 化学键模型 找34cm的铁丝若干段，其硬度以用劲能使其弯曲为宜。 另外，为配合“基因控制蛋白质的合成”一节的演示，还需准备：1.5 核糖模型 若干，同1.1，涂白色。1.6 碱基U模型 若干，同1.3中的T，涂不同于T的颜色。1.7 tRNA模型 用铁丝弯成三叶草状结构，若干，如图4，并在A端留有3个铁丝头，以便安插碱基。1.8 氨基酸模型 找各种形状的木块若干，涂上不同的颜色，并注上氨基酸的名称，在每个木块下端和左右两端都打上小孔。2教学过程中的运用2.1 DNA的安插模型在“DNA的结构”一节中的运用 DNA的结构包括其化学组成和空间结构。2.1.1 “DNA的化学组成”的模型运用先让学生自学，口头说出DNA的基本组成单位是什么？由哪几个分子组成的？然后，从“原料”中拿出一个“脱氧核糖”、一个“磷酸分子”、一个“含氮碱基”，分别给学生介绍，再拿出两个“键”，当众将其安装成一个脱氧核苷酸（如图5）。这样，学生对脱氧核苷酸有了感性认识，并对其组成也能一目了然。然后给学生介绍碱基有4种（A、T、G、C分别出示给学生），这样，学生自己就可以总结出“脱氧核苷酸有4种”的结论了，这4种脱氧核苷酸按照一定的排列顺序连接而成脱氧核苷酸链。2.1.2 “DNA的空间结构”的模型运用先让学生自学，然后当众安插好许多脱氧核苷酸，用“键”将其连接成一条脱氧核苷酸链。从课本中，同学们已了解到DNA是双链，这时，我随便安插了一条链，然后和原来安插好的单链组成双链。由于碱基对不能配对嵌入，这里及时提出碱基互补配对原则。根据碱基模型形状，学生很容易答出AT，GC（告诉学生它们是靠氢键连接的）。然后根据那条已安插好的脱氧核苷酸链的碱基顺序，和学生一起安插好另一条脱氧核苷酸链，然后再组合成双链。DNA是双螺旋结构，在连接时应注意将其整理成向右螺旋的结构（铁丝具柔韧性的原因）。这时，再提出DNA的3个结构特点，学生就比较容易接受了。2.2 DNA安插模型在“DNA复制”一节中的运用先让学生自学，简单了解复制的过程，然后将课前安插好的DNA双螺旋模型展示给大家，并且将DNA的碱基对顺序写在黑板上。首先进行“解旋”自一端将一部分螺旋的双链从氢键处分开，形成两条部分的单链，告诉学生这一过程叫做“解旋”，是在解旋酶的作用下完成的。然后拿出事先安插好的脱氧核苷酸，以打开的两条单链为模板进行安插配对。这一过程，与讲DNA空间结构时很相似。演示过程中，突出边解旋边复制，按照碱基互补配对原则，同时告诉学生整个过程都需要酶和能量。这样，“复制”完毕后，我们将新“产生”的DNA分子的碱基对顺序与黑板上的碱基对顺序进行比较，其结果是不言而喻的。这样，学生亲眼目睹了“半保留复制”和“边解旋边复制”的过程，而且也能随口说出复制所需要的4个条件，以及DNA独特的双螺旋结构和它的碱基互补配对能力在复制过程中所起到的重要作用了。2.3 DNA的安插模型在“基因控制蛋白质的合成”一节中的运用本内容包括RNA的结构、转录、翻译。2.3.1 “RNA结构”的模型运用先让学生自学，了解RNA的基本组成单位核糖核苷酸是由哪3个分子组成的。然后，我从“原料”中拿出一个“核糖”、一个“磷酸”、一个“碱基”分别展示给大家。有了前几节课的经验，可以找学生来安插一个核糖核苷酸。由于RNA的碱基有4种A、U、G、C，所以核糖核苷酸也应有4种。这时可提问：作为核酸（DNA和RNA）的碱基共有几种？回答应是A、T、G、C、U 5种；这时还可安插一个A-脱氧核苷酸，和一个A-核糖核苷酸进行比较，看二者的组成是否完全一致？回答是否定的。这样，就可以总结出核酸的基本组成单位是8种（4种脱氧核苷酸，4种核糖核苷酸）。2.3.2 “转录”的模型运用 先让学生自学，了解转录的概念及过程。这里要给学生说明：转录是以DNA的某一片段（其实就是基因）为单位来进行的，而且只能以其中一条链为模板，所以转录时是局部解旋。我将课前安插好的DNA双螺旋模型（比以前要稍大些）展示给大家，然后局部“解旋”将中间一部分氢键打开，形成两条局部的单链（告诉学生，真正的基因要长得多）。然后，以其中某一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，进行安插RNA的单链。由于RNA中没有T，只有U，所以当遇到DNA上的A时，RNA上就要以U与之配对。就这样，当RNA安插完毕时，“转录”也就结束了。2.3.3 “翻译”的模型运用 先让学生自学，了解翻译的概念和过程。然后将tRNA和氨基酸的模型展示给大家。这些工作做完后，我在黑板上画了个大核糖体（其大小以并排放进两个tRNA或两个密码子为宜）。找两名学生帮忙，将那条mRNA放在核糖体上。根据mRNA的密码子，我选了一个反密码子与之配对的tRNA（事先安插好），这时，对照书上的20种氨基酸的密码子表，给tRNA安插上一个相应的氨基酸，然后进入“核糖体”。这样mRNA上的碱基“语言”就被“翻译”成氨基酸“语言”了；用同样方法，将核糖体内的另一个密码子“翻译”成另一个氨基酸，然后用“键”成段的铁丝将这两个氨基酸“结合”起来。等到这一过程完成后，就让那两名学生将mRNA向左移，这样，第一个密码子就移出了“核糖体”，而下一个密码子又移入了“核糖体”，再用上述方法将其“翻译”成相应的氨基酸，并用“键”将其与第二个氨基酸连接起来。以此类推，直到将整条mRNA“翻译”完为止。（通过改变反密码子tRNA可以反复使用，但必须向学生申明，真正的tRNA是