1、1第三章 基因的本质 3.2 DNA 分子的结构 A 教学目标一、知识与技能1识记构成 DNA 分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类。2DNA 分子的平面结构和空间结构。3碱基互补配对原则。二、过程与方法1制作 DNA 双螺旋结构模型。2就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟模型方法在这些研究中的应用。三、情感、态度与价值观1认识到与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。2认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。教学重点、难点教学重点：制作 DNA 分子双螺旋结构模型。教学难点：DNA 分子结构的主要特点教学突破使用挂图
2、、模型进行直观教学，指导学生制作 DNA 分子的结构模型。让学生充分理解它的结构特点。教法与学法导航教法：讨论法、演示法、模型法。学法：学会理论联系实际的学习方法。在学生自学教材的基础上，在教师的指导下，以从 DNA 的基本组成单位开始，按照一定的方式先形成脱氧核苷酸长链，而后再通过一定的方式构成 DNA 分子的平面结构及空间结构的顺序展开学习，加深学生对教材 DNA 分子结构特点理论知识的理解掌握。教学准备教师准备：DNA 分子的结构模型、DNA 分子的结构挂图、课件等。学生准备：预习，搜集有关沃森和克里克制作 DNA 分子的结构模型的资料并尝试制作模型。教学过程教学内容 教师组织和引导学生
3、活动教学意图问题探讨引导学生思考讨论回答，老师提示。思考讨论回答。收集资料能力。续上表一、DNA 双螺旋结构模型的构建引导学生阅读课文 P4749。提示1 （1）当时科学界已经发现的证据有：组成 DNA分子的单位是脱氧核苷酸；DNA 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 DNA 的射线衍射图谱；（3）美国生物化学阅读思考。完成旁栏培养学生的自学与自我2成旁栏思考题目“思考与讨论”家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950 年） ，即按照 X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
4、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 DNA 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（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）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
5、，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（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）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。提示1略。2主要涉及物理学（主要是晶体学） 、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及的方法主要有：X 射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模型的方法等。现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉
6、的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。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。思考题目。思考与讨论。探究能力。思考、讨论和合作能力。二、DNA 分子的结构出示 DNA 模型，学生阅读课本第 50 页，指着模型进行解说归纳，结构的主要特点是：两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（简要解释“反向” ，一条链是 53，另一条链是 35，不宜过深） 。 阅读理解记住。续上表二、DNA 分子的结脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在 DNA 分子的外侧，构
7、成基本骨架，碱基排列在内侧。碱基互补配对原则：3构 两条链上的碱基通过氢键（教师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：AT、GC（A 一定与 T 配对，G 一定与 C 配对） 。可见，DNA 一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则） 。教师设问，学生思考后，由教师回答：设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱基不与嘌呤碱基或嘧啶碱基不与嘧啶碱基配对呢？这是由于嘌呤碱基是双环化合物（画出双环） ，占有空间大；嘧啶碱基是单环化合物（画出单环） ，占有空间小。而 DNA 分子的两条链的距离是固
8、定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。设问二：为什么只能是 AT、GC，不能是 AC，GT 呢？这是由于 A 与 T 通过两个氢键相连，G 与 C 通过三个氢键相连，这样使 DNA 的结构更加稳定，所以，A 与 T 或G 与 C 的摩尔数比例均为 1：1。某生物细胞 DNA 分子的碱基中，腺嘌呤的数量占18，那么鸟嘌呤的数量占（ ）A9 B18 C32% D36答案：C学生训练。拓展学生思维，更好理解新知识 。应试能力。三、DNA 的特性师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。稳定性：DNA 分子两条长链上的脱氧核糖与 Pi 交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而
9、导致 DNA 分子的稳定性。多样性：DNA 分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。如一个最短的 DNA 分子大约有 4000 个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有 44000=102408种。实际上构成 DNA 分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成 DNA 分子的多样性。特异性：每个特定的 DNA 分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了 DNA 分子自身严格的特异性。听讲。配合老师 回答。知识拓展。续上表4小结 小结。培养学生的总结能力。模型构建制作DNA 双螺旋结构模型让学生做 P50模型构建 制作 D
10、NA 双螺旋结构模型 ，实验的材料及一些基本步骤可在上课前准备好，教师示范。提示1DNA 虽然只含有 4 种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对千变万化的排列顺序使DNA 储存了大量的遗传信息。2 （1）靠 DNA 分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2）在 DNA 双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力（该点可不作为对学生的要求，教师可进行补充说明） 。阅读思考，动手动脑。巩固知识加深理解。板书展示一、DNA 双螺旋结构模型的构建1代表人物2组成分子3基本规律二、DNA 分子的结构主要特点：1两条链2基本骨架3碱基对三、模型制作
11、要点DDNA 分子两条链上的 A 与 T 通过氢键连接3甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占 46%、嘧啶占 54%，乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌呤占 34%、嘧啶占 66%，则甲、乙生物可能是（ ）A蓝藻、变形虫 BT 2噬菌体、豌豆C硝化细菌、绵羊 D肺炎双球菌、烟草花叶病毒4在一个 DNA 分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的 54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的 22%和 28%，则由该链转录的信使 RNA 中鸟嘌呤与5胞嘧啶分别占碱基总数的（ ） A24%，22% B22%，28% C26%，24% D23%，27%5下列各细胞结构中，可能存在碱基互补配对现象的有（ ）染色体；中心体；纺锤体；核糖体。A B C D参考答案：1C 2D 3D 4A 5B
