DNA分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)

　　3.討論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程。

　　【教學(xué)重點(diǎn)】

　　1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn);

　　2.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

　　【教學(xué)難點(diǎn)】

　　DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。

　　【教學(xué)策略】

　　PPT、板書、學(xué)生活動(dòng)

　　【課時(shí)安排】

　　1課時(shí)(40min)

　　【教學(xué)過(guò)程】

　　一、導(dǎo)入

　　談?wù)撘粋€(gè)社會(huì)熱點(diǎn)話題：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，想要知道自己是否為父母親生的，應(yīng)該怎么做?(親子鑒定)親子鑒定實(shí)質(zhì)上是鑒定什么物質(zhì)?(DNA)為什么通過(guò)鑒定DNA就能做到?要想知道親子鑒定的原理我們首先得了解DNA分子的結(jié)構(gòu) 。

　　導(dǎo)入新課：板書：3.2 DNA分子的結(jié)構(gòu)

　　二、回顧DNA分子相關(guān)的已有知識(shí)

　　引導(dǎo)學(xué)生一起回顧：

　　1.DNA的中文名稱是?(脫氧核糖核酸)

　　2.DNA的基本組成元素?(有且只有C、H、O、N、P)

　　3.DNA的基本組成單位?(脫氧核糖核苷酸/脫氧核苷酸)

　　(1個(gè)脫氧核糖核苷酸由1分子磷酸、1分子脫氧核糖和1分子含氮堿基組成)——板圖：脫氧核苷酸的分子結(jié)構(gòu)模式

　　4.含氮堿基有幾種?(4)分別是?(AGCT)

　　5.4種堿基對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸就有4種，分別是?(腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸)

　　6.多個(gè)脫氧核苷酸分子連接起來(lái)才能形成DNA分子，脫氧核苷酸分子之間的連接是：一個(gè)核苷酸分子的脫氧核糖與下一個(gè)核苷酸分子的磷酸連接形成一種化學(xué)鍵，叫磷酸二酯鍵。這樣多個(gè)脫氧核苷酸就構(gòu)成了一條脫氧核苷酸鏈。

　　以上關(guān)于DNA的化學(xué)組成，是科學(xué)家們?cè)?9世紀(jì)50年代對(duì)DNA分子的所有認(rèn)識(shí)。

　　至于DNA分子的具體結(jié)構(gòu)如何，還需要后來(lái)科學(xué)家的不斷探索和研究。

　　三、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

　　(一)(采用課前發(fā)學(xué)案預(yù)習(xí)的方式，學(xué)案結(jié)合教材P49的《思考與討論》問(wèn)題，教師以問(wèn)題串形式引導(dǎo)學(xué)生了解整個(gè)構(gòu)建過(guò)程，學(xué)生回答檢測(cè)其預(yù)習(xí)效果，幻燈片展示相關(guān)圖片及信息)

　　1.構(gòu)建此模型的科學(xué)家是?(兩位當(dāng)時(shí)很年輕的科學(xué)家：美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克)

　　2.DNA是由幾條鏈組成?(兩條鏈)空間結(jié)構(gòu)?(雙螺旋)科學(xué)家得出此結(jié)論的依據(jù)是?

　　(依據(jù)：1951年，英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供了DNA的X射線衍射圖譜。)

　　3.DNA的基本骨架?(磷酸-脫氧核糖)位于?(雙螺旋內(nèi)側(cè))

　　4.堿基位于?(內(nèi)側(cè))如何配對(duì)?(A-T，C-G)

　　剛開始的堿基配對(duì)是相同堿基配對(duì)，后來(lái)違反化學(xué)規(guī)律;為什么這樣配對(duì)(依據(jù))?

　　(依據(jù)：1952年，奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究得出：腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量(A=T);鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量(G=C))

　　5.至此構(gòu)建了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的平面結(jié)構(gòu)，展示沃森和克里克的雙螺旋的立體結(jié)構(gòu)，并且他們于1953年4月25日，寫論文發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志上，今年正好是DNA模型構(gòu)建60周年。

　　6.直到1962年，沃森、克里克和威爾金斯因此榮獲1962年諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)。

　　(二)模型構(gòu)建過(guò)程中涉及的情感態(tài)度價(jià)值觀教育(教師引導(dǎo)，學(xué)生思考)

　　1.整個(gè)過(guò)程中涉及的科學(xué)家有哪些?(沃森、克里克、威爾金斯、富蘭克林、查哥夫。)

　　——科學(xué)研究需要科學(xué)家們的合作交流、相互借鑒

　　2.在發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的過(guò)程中涉及哪些學(xué)科? (生物、物理、化學(xué)等)

　　——科學(xué)研究需要學(xué)科之間的交叉、滲透

　　3.DNA分子結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是一蹴而就嗎?(不是，經(jīng)歷了構(gòu)建—被否定—重建的反復(fù)過(guò)程)

　　——科學(xué)研究是在不斷探索、修正和完善中得以實(shí)現(xiàn)的

　　(三)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建的意義

　　DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大的成就，標(biāo)志著DNA的研究進(jìn)入到分子水平，也是高科技的標(biāo)志。(圖片展示中關(guān)村的DNA雕塑)

　　四、DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　(從平面結(jié)構(gòu)入手)

　　整個(gè)DNA分子：(1)由兩條鏈組成，關(guān)系：平行，方向：一條鏈磷酸在頭部，另一條鏈磷酸在尾部;所以為反向平行。(補(bǔ)充：一條DNA分子中有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán))

　　DNA分子的一條鏈：(2)外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接，形成了樓梯的“扶手”，即基本骨架;內(nèi)側(cè)是堿基，形成了“臺(tái)階” 。

　　DNA分子兩條鏈之間：(3)兩條鏈之間，堿基與堿基連接。G、C配對(duì)形成一個(gè)堿基對(duì)，堿基對(duì)之間通過(guò)一種化學(xué)鍵連接——氫鍵，G、C之間三個(gè)氫鍵，A、T之間兩個(gè)氫鍵(補(bǔ)充：氫鍵數(shù)目越多，DNA分子越穩(wěn)定，所以GC含量高的DNA分子穩(wěn)定性強(qiáng))

　　(A只和T配對(duì)、C只和G配對(duì)，這種堿基之間的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系就叫做堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。)

　　五、學(xué)生活動(dòng)：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

　　6人一組，利用模型盒中的材料制作一個(gè)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

　　1.介紹模型盒里的材料(圖片直觀展示)

　　2.教師以問(wèn)題形式提示學(xué)生構(gòu)建模型的正確思路，建立“點(diǎn)-線-面-體”的構(gòu)建原則

　?、俸沃谱饕粋€(gè)脫氧核苷酸?(點(diǎn))

　　②脫氧核苷酸如何連接成一條鏈?(線)

　?、蹆蓷l鏈之間如何正確連接?(面)

　?、苋绾误w現(xiàn)雙螺旋結(jié)構(gòu)?(體)

　　3.學(xué)生以小組為單位，制作模型，教師巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，適當(dāng)引導(dǎo)。

　　4.小組展示自己的模型

　　六、DNA分子的特性

　　(學(xué)生比較小組之間的模型，思考，教師引導(dǎo)學(xué)生，逐步引出DNA分子的特性)

　　1.比較小組之間的模型，DNA模型的共同點(diǎn)是什么?

　　(a.脫氧核糖與磷酸交替排列的順序 b.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則; c.穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu);)——穩(wěn)定性

　　2.堿基對(duì)的排列順序一樣嗎?

　　(不一樣，堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化)——多樣性

　　(補(bǔ)充：對(duì)于一個(gè)堿基位置來(lái)說(shuō)，可以有四種可能，那么對(duì)于一條DNA分子，如果有2000個(gè)堿基對(duì)，有多少種排列順序? 42000堿基對(duì)的排列順序就代表了遺傳信息。)

　　3.對(duì)于每個(gè)DNA分子，堿基對(duì)的排列順序是特定的嗎?

　　每一個(gè)DNA分子堿基對(duì)的特定排列順序 ——特異性

　　(親子鑒定的原理：親子鑒定鑒定DNA分子結(jié)構(gòu)，孩子的同源染色體，一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方，由于DNA分子的特異性，所以一條DNA和父親相同，一條DNA與母親相同。 )

　　【板書設(shè)計(jì)】

　　3.2 DNA分子的結(jié)構(gòu)

　　一、DNA分子的化學(xué)組成

　　1.組成元素：C、H、O、N、P

　　2.基本組成單位：脫氧核苷酸

　　二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

　　三、DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

　　1.2條鏈：反向平行，雙螺旋

　　2.外側(cè)：磷酸-脫氧核糖;內(nèi)側(cè)：堿基

　　3.A=T，G=C(氫鍵)

　　四、DNA的結(jié)構(gòu)特性：

　　1.穩(wěn)定性

　　2.多樣性

　　3.特異性

　　DNA分子的結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)歸納

　　1.基本單位

　　DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸。每分子脫氧核苷酸由一分子含氮堿基、一分子磷酸和一分子脫氧核糖通過(guò)脫水縮合而成。由于構(gòu)成DNA的含氮堿基有四種：腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，因而脫氧核苷酸也有四種，它們分別是腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸和胞嘧啶脫氧核苷酸。

　　2.分子結(jié)構(gòu)

　　DNA分子的立體結(jié)構(gòu)為規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，具體為：由兩條DNA反向平行的DNA鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)。DNA分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)(A與T通過(guò)兩個(gè)氫鍵相連、C與G通過(guò)三個(gè)氫鍵相連)，堿基配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　⑴DNA鏈：由一分子脫氧核苷酸的3號(hào)碳原子與另一分子脫氧核苷酸的5號(hào)碳原子端的磷酸基團(tuán)之間通過(guò)脫水縮合形成磷酸二脂鍵，由磷酸二脂鍵將脫氧核苷酸連接成鏈。

　?、?'端和3'端：由于DNA鏈中的游離磷酸基團(tuán)連接在5號(hào)碳原子上，稱5'端;另一端的的3號(hào)碳原子端稱為3'端。

　?、欠聪蚱叫校褐笜?gòu)成DNA分子的兩條鏈中，總是一條鏈的5'端與另一條鏈的3'端相對(duì)，即一條鏈?zhǔn)?'～5'，另一條為5'~～3'。

　　⑷堿基配對(duì)原則：兩條鏈之間的堿基配對(duì)時(shí)，A與T配對(duì)、C與G配對(duì)。雙鏈DNA分子中，A=T，C=G(指數(shù)目)，A%=T%，C%=G%，可據(jù)此得出：

　?、貯+G=T+C：即嘌呤堿基數(shù)與嘧啶堿基數(shù)相等;

　　②A+C(G)=T+G(C)：即任意兩不互補(bǔ)堿基的數(shù)目相等;

　?、跘%+C%=T%+G%= A%+ G%= T%+ C%=50%：即任意兩不互補(bǔ)堿基含量之和相等，占?jí)A基總數(shù)的50%;

　?、?A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)=A/C= T/ G：即雙鏈DNA及其任一條鏈的(A+T)/(C+G)為一定值;

　　⑤(A1+C1)/(T1+G1)=(T2+G2)/(A2+C2)=1/[(A2+C2)/(T2+G2)]：DNA分子兩條鏈中的(A+C)/(T+G)互為倒數(shù);雙鏈DNA分子的(A+C)/(T+G)=1。

　　根據(jù)以上推論，結(jié)合已知條件可方便的計(jì)算DNA分子中某種堿基的數(shù)量和含量。

　　3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　?、欧€(wěn)定性：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)使其結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，一般不易改變。

　　⑵多樣性：雖然構(gòu)成DNA的堿基只有四種，但由于構(gòu)成每個(gè)DNA分子的堿基對(duì)數(shù)、堿基種類及排列順序多樣，可形成多種多樣的DNA分子。

　?、翘禺愋裕簩?duì)一個(gè)具體的DNA分子而言，其堿基對(duì)特定的排列順序可使其攜帶特定的遺傳信息，決定該DNA分子的特異性。

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