DNA分子的结构说课

1、1、教、教 学学 分分 析析2、教、教 学学 目目 标标3、教、教 学学 方方 法法4、教、教 学学 过过 程程DNA分子分子的结构的结构说说 课课 内内 容容 5、教、教 学学 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分子的结构分子的结构”是人教版高中生物必修是人教版高中生物必修2 2遗传与进遗传与进化化第第3 3章第章第2 2节的内容，由节的内容，由DNADNA模型的构建、模型的构建、DNADNA分子结分子结构的特点及制作构的特点及制作DNADNA模型三部分内容构成。其中的碱基互模型三部分内容构成。其中的碱基互补配对原则是补配对原则是DN

2、ADNA复制及基因表达过程中遵循的重要原则复制及基因表达过程中遵循的重要原则。而。而DNADNA分子的双螺旋结构更是学生理解生物的多样性、分子的双螺旋结构更是学生理解生物的多样性、特异性的物质基础。特异性的物质基础。1 1、教材分析、教材分析教材中丰富的生物学史：教材中丰富的生物学史：威尔金斯（威尔金斯（M.Willkins）和富兰克林（）和富兰克林（R.Franklin）的）的DNA结晶的结晶的X射线衍射图谱射线衍射图谱沃森（沃森（J. Watson）和克里克（）和克里克（F.Crick）首先发现的首先发现的DNA双螺旋结构双螺旋结构查哥夫（查哥夫（E.Chargaff）得出的重要规律）得出

3、的重要规律 学情分析学情分析脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类及结构种类及结构DNA是主要是主要遗传物质遗传物质学生学生学生的空间学生的空间想象能力和想象能力和数学思维较数学思维较差差难点难点构建模型构建模型分析特点分析特点用数学描述生命现象用数学描述生命现象教学目标教学目标学会制作学会制作DNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型通过讨论通过讨论DNA结构模型的构建历程，结构模型的构建历程，认识到学科间的综合及科学家间的互认识到学科间的综合及科学家间的互助合作在科学研究中的重要性。助合作在科学研究中的重要性。概述概述DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点重点：重点：1.DNA分子结构的主要特点。

4、2.制作DNA的双螺旋结构模型。难点：难点：碱基互补配对原则的理解和应用。教学方法教学方法巩固巩固思维思维拓展拓展原则原则制作制作DNA分子模型分子模型展示展示模型归纳特点模型归纳特点探究探究模型构建过程模型构建过程练练做做看看想想学法学法 教法教法教学过程教学过程巩固练习巩固练习课堂小结课堂小结新课展开新课展开课题引入课题引入知识拓展知识拓展DNA分子分子的结构的结构DNA不不朽朽的的双双螺螺旋旋课题引入课题引入创设情境创设情境 新课展开新课展开DNA分子的分子的结构结构探究模型构建过程探究模型构建过程观察模型分析特点观察模型分析特点亲身实践制作模型亲身实践制作模型研究基础研究基础模型方案模

5、型方案如何验证如何验证情感升华情感升华立体结构平面结构单链结构亲身体验直观对比双双螺螺旋旋结结构构主要主要特点特点碱基互补碱基互补配对原则配对原则DNADNA分子的特点：多样性、特异性和稳定性分子的特点：多样性、特异性和稳定性由两条反向平行的脱氧核苷酸长链由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。盘旋而成。外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架成基本骨架 ，碱基排列在内侧。，碱基排列在内侧。DNADNA分子两条链上的碱基通过氢键分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。连接成碱基对。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分子分子的结的结构构板书板书 (碱基互补配对原则碱基互补配对原则)下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的名称的分子结构模式图，说出图中的名称12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鸟嘌呤鸟嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脱氧核糖脱氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 碱基对碱基对9. 氢键氢键10. 一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。链。根据碱基互补配对原则根据碱基互补配对原则可知：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。请证明在请证明在DNADNA双链中：双链中： 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双链双链五、知识拓展五、知识拓展- -练练碱基互补配对原则的应用因为： A=A1+A2 , T=T1+T2又因为：A1=T2 ， A2=T1所以： A1+A2 = T1+T2，A=T解析：解析：可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱

8、基总数 A+G=T+C 即A+G/T+C=1或A+G/A+T+G+C=1/2双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一条链的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= = =例题例题1 1、某双链某双链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：因为因为：DNA分子中，A+G=T+C。所以： A=1/21/5=3/10双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链

9、中A+G/T+CA+G/T+C互为倒数。两条链互为倒数。两条链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=例题例题2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个上述比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多分子中分别是多少？少？2.5 1A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNA双链A1+T1G1+C1 = aG2+C2A2+T2= aDNADNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算分子中的碱基互补配

10、对原则的有关计算某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占22，那么，胞嘧啶的分子数占（ ） A11 B22 C28 D44CDNADNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算分子中的碱基互补配对原则的有关计算2、根据碱基互补配对原则，在AG时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（ ）CDNADNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算分子中的碱基互补配对原则的有关计算3、若DNA分子的一条链中（A+T）/（C+G）=a，则其互补链中该比值为（ ） A、a B、1/a C、1 D、11/a4、若DNA分子中一条链的碱基摩尔比为ACGT11.522.5，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为

11、（ ） A 54 B 43 C 32 D 52AB沃森和克里克在论文中写道：“在提出碱基特异性配对的看法后，我们又立即提出了遗传物质进行复制的一种可能机理”。你能否根据我们今天学的DNA的结构的知识预测一下DNA分子是如何复制的？教学感悟教学感悟新课程下的生物教学，真正还原了生命科学作为实验学科的本质，知识与能力并重，课内与课外并存。本节课通过学生自主活动与教师指导相结合，实现了三维目标。师生互动、循序渐进，强化了生物学主干知识。学生带着问题走进课堂，带着新问题进入下一阶段的学习。学生在这其中的更多的是积极主动，合作交流，教师在这其中更多的是积极引导，肯定评价。 可借可借鉴鉴方法方法参参考原型

12、考原型已有知已有知识识一、探究模型一、探究模型构构建建过过程程想想研究基础腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸单链脱氧核苷酸单链DNADNA的基本单位脱氧核苷酸的基本单位脱氧核苷酸模型构建法模型构建法 就是搭建模型就是搭建模型, ,也就是拼凑。就像小孩摆积木一样，在实验室里，用一也就是拼凑。就像小孩摆积木一样，在实验室里，用一些圆球木棍等来构建分子结构模型。些圆球木棍等来构建分子结构模型。 这种方法在科学上发挥着重要的作用。这种方法在科学上发挥着重要的作用。 二十世纪的四大发现：二十世纪的

13、四大发现： 宇观世界的宇宙大爆炸模型宇观世界的宇宙大爆炸模型 宏观世界的大地构造板块模型宏观世界的大地构造板块模型 微观世界的物质结构夸克模型微观世界的物质结构夸克模型 DNA分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型鲍林（1901.2.281994.8.19）是著名的量子化学家，他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾两次荣获诺贝尔奖（1954年化学奖， 1962年和平奖），有很高的国际声誉。20世纪50年代，伦敦大学物理学家威尔金斯和化学家富兰克林得到了DNA的X射线晶体衍射图像。威尔金斯威尔金斯富兰克林富兰克林DNA衍射图谱X衍射技术是用衍射技术是用X光透过光透过物质的结晶体，使其在物质的结晶

14、体，使其在照片底片上衍射出晶体照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分可以用来推测晶体的分子排列。子排列。19511951年威尔金斯和富兰克林展示了一张年威尔金斯和富兰克林展示了一张DNADNA的的X X射线衍射图射线衍射图沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从图上他断定图上他断定DNA的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制作一个作一个DNA模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的认可。于是他们两

15、人便采用当时著名的化学家认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家鲍林研究蛋白质鲍林研究蛋白质结构的模型构建法，结构的模型构建法，用纸和铁丝制作模型。用纸和铁丝制作模型。你第一眼看到此图认为你第一眼看到此图认为DNA应该是怎样的结构？应该是怎样的结构？ 构建方案生化学家生化学家查哥夫查哥夫A和和T的分子数的分子数相等，相等，G和和C的的分子数相等分子数相等两条链如何排列碱基怎样配对脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸交替排列在内侧交替排列在内侧碱基排在外侧碱基排在外侧CATCGCATCGCA碱基外侧排列模型碱基外侧排列模型脱氧核糖和磷酸交脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，替排列在外侧，碱基排在内部碱基排在内

16、部,且同型碱基配对且同型碱基配对A与与A配对配对,T与与T配对，配对，C与与C配对配对,G与与G配对配对.碱基内侧同型配对模型碱基内侧同型配对模型ATCGATCGGGAA 问题：比较它们各自的特点问题：比较它们各自的特点ATCGATCGGGAACATCGCATCGCA原型对比原型对比螺旋的内侧由碱螺旋的内侧由碱基构成，嘌呤与基构成，嘌呤与嘧啶相连，每对嘧啶相连，每对碱基对的长度单碱基对的长度单位相同位相同如何验证呢如何验证呢沃森和克里克搭建的模型与衍射图像一致 1953年沃森和克里克在Nature杂志上刊载论文核酸的分子结核酸的分子结构模型脱氧核糖核构模型脱氧核糖核酸的一个结构模型酸的一个结构

17、模型引起了极大的轰动。被认为是“生物学的一个标志，开创了新的时代” 。情感升华情感升华情感目标情感目标在沃森和克里克的模型构建过程中借鉴了哪些科学家的哪些理论？涉及到了哪些学科？1、威尔金斯和富兰克林的DNA结晶的X射线衍射图谱（物理）2、查哥夫的模型构建法（化学）3、查哥夫的碱基数量特点（化学）沃森：生物学家克里克：物理学家从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构二、观察二、观察DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型- -看看三、DNA双螺旋结构的主要特点（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。而成的。（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和磷酸和磷酸交替连接，排列在外交替连接，排列在外侧，构成侧，构成基本骨架基本骨架；碱基碱基在在内侧。内侧。三、DNA双螺旋结构的主要特点（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核脱氧核糖和磷酸糖和磷酸交替连接，排列交替连接，排列在外侧，构成在外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基在