第三章 基因的本質 3.2 DNA分子的結構A 教學目標一、知識與技能1．識記構成DNA分子的基本單位、核苷酸種類、堿基種類、元素種類。2．DNA分子的平面結構和空間結構。3．堿基互補配對原則。二、過程與方法1．制作DNA雙螺旋結構模型。2．就科學家探索基因的本質的過程和方法進行分析和討論，領悟模型方法在這些研究中的應用。三、情感、態(tài)度與價值觀1．認識到與人合作在科學研究中的重要性，討論技術的進步在探索遺傳物質奧秘中的重要作用。2．認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程。教學重點、難點教學重點：制作DNA分子雙螺旋結構模型。教學難點：DNA分子結構的主要特點教學突破使用掛圖、模型進行直觀教學，指導學生制作DNA分子的結構模型。讓學生充分理解它的結構特點。教法與學法導航教法：討論法、演示法、模型法。學法：學會理論聯(lián)系實際的學習方法。在學生自學教材的基礎上，在教師的指導下，以從DNA的基本組成單位開始，按照一定的方式先形成脫氧核苷酸長鏈，而后再通過一定的方式構成DNA分子的平面結構及空間結構的順序展開學習，加深學生對教材DNA分子結構特點理論知識的理解掌握。教學準備教師準備：DNA分子的結構模型、DNA分子的結構掛圖、課件等。學生準備：預習，搜集有關沃森和克里克制作DNA分子的結構模型的資料并嘗試制作模型。教學過程教學內容教師組織和引導學生活動教學意圖問題探討引導學生思考討論回答，老師提示。 思考討論回答。收集資料能力。續(xù)上表一、DNA雙螺旋結構模型的構建成  旁欄思考題目     “思考與討論”  引導學生閱讀課文P47～49。〖提示〗1．（1）當時科學界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)有：組成DNA分子的單位是脫氧核苷酸；DNA分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長鏈構成的；（2）英國科學家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA的Ｘ射線衍射圖譜；（3）美國生物化學家鮑林揭示生物大分子結構的方法（1950年），即按照X射線衍射分析的實驗數(shù)據(jù)建立模型的方法（因為模型能使生物大分子非常復雜的空間結構，以完整的、簡明扼要的形象表示出來），為此，沃森和克里克像擺積木一樣，用自制的硬紙板構建DNA結構模型；（4）奧地利著名生物化學家查哥夫的研究成果：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量，鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量這一堿基之間的數(shù)量關系。2．沃森和克里克根據(jù)當時掌握的資料，最初嘗試了很多種不同的雙螺旋和三螺旋結構模型，在這些模型中，他們將堿基置于螺旋的外部。在威爾金斯為首的一批科學家的幫助下，他們否定了最初建立的模型。在失敗面前，沃森和克里克沒有氣餒，他們又重新構建了一個將磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內部的雙鏈螺旋。   沃森和克里克最初構建的模型，連接雙鏈結構的堿基之間是以相同堿基進行配對的，即A與A、T與T配對。但是，有化學家指出這種配對方式違反了化學規(guī)律。1952年，沃森和克里克從奧地利生物化學家查哥夫那里得到了一個重要的信息：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量，鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量。于是，沃森和克里克改變了堿基配對的方式，讓A與T配對，G與C配對，最終，構建出了正確的DNA模型。〖提示〗1．略。2．主要涉及物理學（主要是晶體學）、生物化學、數(shù)學和分子生物學等學科的知識。涉及的方法主要有：X射線衍射結構分析方法，其中包括數(shù)學計算法；建構模型的方法等?，F(xiàn)代科學技術中許多成果的取得，都是多學科交叉運用的結果；反過來，多學科交叉的運用，又會促進學科的發(fā)展，誕生新的邊緣學科，如生物化學、生物物理學等。3．要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗；要善于與他人交流和溝通，閃光的思想是在交流與撞擊中獲得的；研究小組成員在知識背景上最好是互補的，對所從事的研究要有興趣和激情等。閱讀思考。完成旁欄思考題目。                 思考與討論。培養(yǎng)學生的自學與自我探究能力。     思考、討論和合作能力。二、DNA分子的結構出示DNA模型，學生閱讀課本第50頁，指著模型進行解說歸納，結構的主要特點是：　①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構（簡要解釋“反向”，一條鏈是5'－3'，另一條鏈是3'－5'，不宜過深）。　閱讀理解記住。       續(xù)上表二、DNA分子的結構②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側，構成基本骨架，堿基排列在內側。　　③堿基互補配對原則：　　兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對“氫鍵”要進行必要的解釋）連接成堿基對，且堿基配對有一定的規(guī)律：A—T、G—C（A一定與T配對，G一定與C配對）。　　可見，DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補配對原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了（可在黑板上練習一道題以鞏固互補配對原則）。　　教師設問，學生思考后，由教師回答：　　設問一：堿基配對時，為什么嘌呤堿基不與嘌呤堿基或嘧啶堿基不與嘧啶堿基配對呢？　　這是由于嘌呤堿基是雙環(huán)化合物（畫出雙環(huán)），占有空間大；嘧啶堿基是單環(huán)化合物（畫出單環(huán)），占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環(huán)化合物和單環(huán)化合物配對才合適。　　設問二：為什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？　　這是由于A與T通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個氫鍵相連，這樣使DNA的結構更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1：1。　　某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的數(shù)量占18％，那么鳥嘌呤的數(shù)量占（  ）　　A．9％  B．18％  C．32%  D．36％　　答案：C           學生訓練。   拓展學生思維，更好理解新知識 。    應試能力。三、DNA的特性師生共同活動，學生討論和教師點撥相結合。　　①穩(wěn)定性：DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與Pi交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補配對的方式是穩(wěn)定不變的，從而導致DNA分子的穩(wěn)定性。　　②多樣性：DNA分子中堿基相互配對的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。如一個最短的DNA分子大約有4000個堿基對，這些堿基對可能的排列方式就有44000=102408種。實際上構成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目是成千上萬的，其排列種類幾乎是無限的，這就構成DNA分子的多樣性。　　③特異性：每個特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構成了DNA分子自身嚴格的特異性。聽講。配合老師  回答。知識拓展。    續(xù)上表小結 小結。培養(yǎng)學生的總結能力。模型構建 制作DNA雙螺旋結構模型讓學生做P50《模型構建  制作DNA雙螺旋結構模型》，實驗的材料及一些基本步驟可在上課前準備好，教師示范。〖提示〗1．DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基對的排列順序卻是千變萬化的。堿基對千變萬化的排列順序使DNA儲存了大量的遺傳信息。2．（1）靠 DNA分子堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián)；（2）在DNA雙螺旋結構中，由于堿基對平面之間相互靠近，形成了與堿基對平面垂直方向的相互作用力（該點可不作為對學生的要求，教師可進行補充說明）。閱讀思考，動手動腦。鞏固知識加深理解。板書展示一、DNA雙螺旋結構模型的構建1．代表人物2．組成分子3．基本規(guī)律二、DNA分子的結構主要特點：1．兩條鏈2．基本骨架3．堿基對三、模型制作要點 D．DNA分子兩條鏈上的A與T通過氫鍵連接 3．甲生物核酸的堿基組成為：嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遺傳物質的堿基比例為：嘌呤占34%、嘧啶占66%，則甲、乙生物可能是（    ）A．藍藻、變形蟲  B．T2噬菌體、豌豆C．硝化細菌、綿羊  D．肺炎雙球菌、煙草花葉病毒 4．在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基數(shù)目的54%，其中一條鏈中鳥嘌呤與胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的22%和28%，則由該鏈轉錄的信使RNA中鳥嘌呤與胞嘧啶分別占堿基總數(shù)的（  ） A．24%，22% B．22%，28% C．26%，24% D．23%，27%5．下列各細胞結構中，可能存在堿基互補配對現(xiàn)象的有（   ）①染色體；②中心體；③紡錘體；④核糖體。A．①② B．①④ C．②③ D．③④參考答案：1．C  2．D  3．D  4．A  5．B     

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第2節(jié) DNA的結構

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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