高中生物必修② 教案 3.2 DNA分子的结构.doc

教案 3.2 DNA分子的结构一、教学目标1.概述DNA分子结构的主要特点。2.讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程。3.根据碱基互补配对原则进行相关计算。二、教学重点1.DNA分子结构的主要特点。2.碱基的计算。三、教学难点碱基的计算。四、教学过程（一）导入坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗？它是谁发现的呢？今天我们就沿着科学的足迹来重温研究的过程。通过上节课的学习，我们知道生物的主要遗传物质是什么？DNA为什么能够作为遗传物质呢？生物学有个基本观点是结构与功能相适应。所以DNA一定有它独特的结构。请同学们阅读47页和48页的科学史料，回答下列问题：（二）DNA双螺旋结构模型的构建史1.沃森和克里克利用了他人的哪些经验和科学成果？这对你理解生物科学发展有什么启示？提示：若学生回答不上，可以分解成若干个小问题进行提示：（1）1951年，当时科学界对DNA的认识是什么？（2）是什么让沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋结构？（3）是谁的什么成果让沃森和克里克发现了正确的碱基配对方式？启示：科学的发展是循序渐进的过程，是在不断积累、总结他人或前人成果的基础上诞生的。2.他们在建构模型的过程中出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？提示：（1）碱基的位置是否放错过？（2）碱基的配对方式是否弄错过？3.沃森和克里克的默契配合，发现了DNA分子双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给了你哪些启示？这3个问的答案：1.（1）当时科学界已经发现的证据有：组成N分子的单位是脱氧核苷酸；N分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的的射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建N结构模型；（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量这一碱基之间的数量关系。2.沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量。于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。 3. 要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。过渡：通过科学史料的学习，我们已经能够总结出DNA分子的一些结构特点了，下面请同学们观察“图3-11 DNA分子的结构模式图”回答下列问题：（三）DNA分子的结构1.DNA分子由几条链构成？2.从平面结构可以得出：两条链的方向如何？提示：观察脱氧核糖的方向。3.从立体结构得出：两条链的立体结构是怎样的？4.DNA分子的基本骨架是如何构成的？5.碱基位于哪里？两个碱基如何连接成碱基对？碱基的配对方式有什么特殊要求？这种关系称作什么？【及时评价】教材第51页“练习”，基础题的第1题和第3题。过渡：根据碱基互补配对原则，我们可以得出4种碱基之间具有怎样的数量关系呢？（四）根据碱基互补配对原则进行计算假设DNA分子中的两条链分别为1链和2链，1链中的A的数量记作A1，2链中的数量记作A2，以此类推根据碱基互补配对原则有：（教师最好在黑板上或PPT上画出一段DNA分子平面结构的模式图） A= _, G=_ A1=_, A2=_ G1=_, G2=_由此可以推知：1.在DNA分子双链中：A+G=_ A+C=_ (A+G)/(A+T+G+C)= _结论一：在一个DNA分子双链中，嘌呤总数=嘧啶总数（即不互补碱基之和相等），且等于全部碱基的一半。2.设DNA分子的1链中：(A1+G1)/ (T1+C1)=mA1=_, G1=_, T1=_, C1=_(T2+C2)/(A2+G2)= _即2链中：(A2+G2)/ (T2+C2) = _结论二：在一个DNA分子的两条互补单链中：嘌呤总数与嘧啶总数的比值互为倒数，即不互补碱基之和的比值互为倒数。提示学生注意前提条件。3.设DNA分子的1链中：A1+T1=n 则：T2+A2=_双链中：A+T=A1+A2+T1+T2=_再设单链的碱基总数为p，则双链的碱基总数为2p，则有：A1+T1占1链碱基总数的_，A2+T2占2链碱基总数的_，A+T 占双链碱基总数的_。结论三：在一个DNA分子中，互补碱基之和在两条单链中所占比例与整个DNA分子中所占比例相同。推论：不同种类的生物，其DNA分子中，A+T占碱基总数的比例是不同的，这体现了生物的遗传物质在分子水平上的特异性。【及时评价】1. 教材第51页“练习”，基础题第2题。2. （原创）在一个DNA分子中，有碱基200对，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60%，且鸟嘌呤在其中一条链中有60个，则该链中胞嘧啶有_个。答案：203. 构成DNA分子的碱基有4种，下列各种碱基数量比中，因生物种类不同而有区别的是 ( C )A、A+T / T+G B、A+G / T+C C、A+T / G+C D、A / T4. 如果一个DNA分子的一条链上的胞嘧啶占22%，鸟嘌呤占16%，那么整个DNA分子中腺嘌呤占 ( A )A31% B、38% C、50% D、62%（五）课堂小结沃森和克里克的合作，构建了DNA分子的双螺旋结构。该结构指出，一个DNA分子是由两条脱氧核苷酸按反向平行方式盘旋成双螺旋结构的。两条链上的碱基配对必须遵循原则，即A一定与T配对，G一定与C配对。根据这个碱基互补配对原则，我们推算出了三条有关碱基数量的运算关系，请同学们课后通过题目演练提高。五、板书设计3.2 DNA分子的结构一、双螺旋结构的构建历程二、结构特点：反向平行 双螺旋 碱基成对排列在内侧 碱基互补配对原则：A-T , G-C三、计算双链中：嘌呤总数=嘧啶总数=总数的一半单链中：嘌呤总数与嘧啶总数的比例互为倒数互补碱基之和在两条单链中所占比例与在整个双链中所占比例相同。六、课后演练巩固1.某DNA分子有碱基200对，已知腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的60%，则该DNA连续复制两次所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数为（ C ）A.80 B.160 C.240 D.3202.某生物DNA分子中，胸腺嘧啶占全部碱基的23.8%，则腺嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基的 ( A )A、50% B、76.2% C、23.8% D、20.2%3.一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 (D )A44% B.24% C.14% D.28%解析: 解这类题目，最好先画出DNA分子两条链及碱基符号，并标出已知碱基的含量，这样比较直观，更易找到解题方法。然后利用DNA分子的碱基互补配对原则，依题意，列出等量关系：(A1-G1)/G1=40%A1=1.4G1 A1+G1/200=24% A1G1=48 联立得：A1 = 28依 “等量代换”有：T2=Al=28，即胸腺嘧啶占该链碱基数目的28。答案:D4.（多选）下列对双链DNA分子的叙述正确的是 （ ABC ）A若一条链A和T的数目相等，则另一条链的数目也相等B若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍C若一条链的A:T:G:C1:2:3:4，则另一条链相应碱基比为2:1:4:3D若一条链的A:T:G:C1:2:3:4，则另一条链相应碱基比为1:2:3:4 5DNA分子结构中没有的物质是 （C ）A腺嘌呤 B磷酸 C核糖 D胞嘧啶6. 沃森与克里克综合当时多位科学家的发现才确立了DNA双螺旋模型，两人的默契配合成为科学合作研究的典范，请根据课本故事介绍回答下列问