DNA分子的结构教学设计
DNA分子的结构教学设计
3.讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程。
【教学重点】
1.DNA分子结构的主要特点;
2.制作DNA双螺旋结构模型。
【教学难点】
DNA分子结构的主要特点。
【教学策略】
PPT、板书、学生活动
【课时安排】
1课时(40min)
【教学过程】
一、导入
谈论一个社会热点话题：随着科学技术的发展，想要知道自己是否为父母亲生的，应该怎么做?(亲子鉴定)亲子鉴定实质上是鉴定什么物质?(DNA)为什么通过鉴定DNA就能做到?要想知道亲子鉴定的原理我们首先得了解DNA分子的结构 。
导入新课：板书：3.2 DNA分子的结构
二、回顾DNA分子相关的已有知识
引导学生一起回顾：
1.DNA的中文名称是?(脱氧核糖核酸)
2.DNA的基本组成元素?(有且只有C、H、O、N、P)
3.DNA的基本组成单位?(脱氧核糖核苷酸/脱氧核苷酸)
(1个脱氧核糖核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成)——板图：脱氧核苷酸的分子结构模式
4.含氮碱基有几种?(4)分别是?(AGCT)
5.4种碱基对应的脱氧核苷酸就有4种，分别是?(腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸)
6.多个脱氧核苷酸分子连接起来才能形成DNA分子，脱氧核苷酸分子之间的连接是：一个核苷酸分子的脱氧核糖与下一个核苷酸分子的磷酸连接形成一种化学键，叫磷酸二酯键。这样多个脱氧核苷酸就构成了一条脱氧核苷酸链。
以上关于DNA的化学组成，是科学家们在19世纪50年代对DNA分子的所有认识。
至于DNA分子的具体结构如何，还需要后来科学家的不断探索和研究。
三、DNA双螺旋结构模型的构建
(一)(采用课前发学案预习的方式，学案结合教材P49的《思考与讨论》问题，教师以问题串形式引导学生了解整个构建过程，学生回答检测其预习效果，幻灯片展示相关图片及信息)
1.构建此模型的科学家是?(两位当时很年轻的科学家：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克)
2.DNA是由几条链组成?(两条链)空间结构?(双螺旋)科学家得出此结论的依据是?
(依据：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱。)
3.DNA的基本骨架?(磷酸-脱氧核糖)位于?(双螺旋内侧)
4.碱基位于?(内侧)如何配对?(A-T，C-G)
刚开始的碱基配对是相同碱基配对，后来违反化学规律;为什么这样配对(依据)?
(依据：1952年，奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量(A=T);鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量(G=C))
5.至此构建了DNA双螺旋结构模型的平面结构，展示沃森和克里克的双螺旋的立体结构，并且他们于1953年4月25日，写论文发表在英国《自然》杂志上，今年正好是DNA模型构建60周年。
6.直到1962年，沃森、克里克和威尔金斯因此荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。
(二)模型构建过程中涉及的情感态度价值观教育(教师引导，学生思考)
1.整个过程中涉及的科学家有哪些?(沃森、克里克、威尔金斯、富兰克林、查哥夫。)
——科学研究需要科学家们的合作交流、相互借鉴
2.在发现DNA结构的过程中涉及哪些学科? (生物、物理、化学等)
——科学研究需要学科之间的交叉、渗透
3.DNA分子结构模型的构建是一蹴而就吗?(不是，经历了构建—被否定—重建的反复过程)
——科学研究是在不断探索、修正和完善中得以实现的
(三)DNA双螺旋结构模型构建的意义
DNA分子双螺旋结构模型的构建，被誉为20世纪最伟大的成就，标志着DNA的研究进入到分子水平，也是高科技的标志。(图片展示中关村的DNA雕塑)
四、DNA分子的结构特点
(从平面结构入手)
整个DNA分子：(1)由两条链组成，关系：平行，方向：一条链磷酸在头部，另一条链磷酸在尾部;所以为反向平行。(补充：一条DNA分子中有2个游离的磷酸基团)
DNA分子的一条链：(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，形成了楼梯的“扶手”，即基本骨架;内侧是碱基，形成了“台阶” 。
DNA分子两条链之间：(3)两条链之间，碱基与碱基连接。G、C配对形成一个碱基对，碱基对之间通过一种化学键连接——氢键，G、C之间三个氢键，A、T之间两个氢键(补充：氢键数目越多，DNA分子越稳定，所以GC含量高的DNA分子稳定性强)
(A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。)
五、学生活动：制作DNA双螺旋结构模型
6人一组，利用模型盒中的材料制作一个DNA双螺旋结构模型。
1.介绍模型盒里的材料(图片直观展示)
2.教师以问题形式提示学生构建模型的正确思路，建立“点-线-面-体”的构建原则
①何制作一个脱氧核苷酸?(点)
②脱氧核苷酸如何连接成一条链?(线)
③两条链之间如何正确连接?(面)
④如何体现双螺旋结构?(体)
3.学生以小组为单位，制作模型，教师巡视，及时发现问题，适当引导。
4.小组展示自己的模型
六、DNA分子的特性
(学生比较小组之间的模型，思考，教师引导学生，逐步引出DNA分子的特性)
1.比较小组之间的模型，DNA模型的共同点是什么?
(a.脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序 b.碱基互补配对原则; c.稳定的双螺旋结构;)——稳定性
2.碱基对的排列顺序一样吗?
(不一样，碱基对的排列顺序千变万化)——多样性
(补充：对于一个碱基位置来说，可以有四种可能，那么对于一条DNA分子，如果有2000个碱基对，有多少种排列顺序? 42000碱基对的排列顺序就代表了遗传信息。)
3.对于每个DNA分子，碱基对的排列顺序是特定的吗?
每一个DNA分子碱基对的特定排列顺序 ——特异性
(亲子鉴定的原理：亲子鉴定鉴定DNA分子结构，孩子的同源染色体，一条来自父方，一条来自母方，由于DNA分子的特异性，所以一条DNA和父亲相同，一条DNA与母亲相同。 )
【板书设计】
3.2 DNA分子的结构
一、DNA分子的化学组成
1.组成元素：C、H、O、N、P
2.基本组成单位：脱氧核苷酸
二、DNA双螺旋结构模型的构建
三、DNA的结构特点：
1.2条链：反向平行，双螺旋
2.外侧：磷酸-脱氧核糖;内侧：碱基
3.A=T，G=C(氢键)
四、DNA的结构特性：
1.稳定性
2.多样性
3.特异性
DNA分子的结构知识点归纳
1.基本单位
DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成。由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。
2.分子结构
DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对(A与T通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连)，碱基配对遵循碱基互补配对原则。应注意以下几点：
⑴DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。
⑵5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端;另一端的的3号碳原子端称为3'端。
⑶反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'～5'，另一条为5'~～3'。
⑷碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。双链DNA分子中，A=T，C=G(指数目)，A%=T%，C%=G%，可据此得出：
①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等;
②A+C(G)=T+G(C)：即任意两不互补碱基的数目相等;
③A%+C%=T%+G%= A%+ G%= T%+ C%=50%：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总数的50%;
④(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)=A/C= T/ G：即双链DNA及其任一条链的(A+T)/(C+G)为一定值;
⑤(A1+C1)/(T1+G1)=(T2+G2)/(A2+C2)=1/[(A2+C2)/(T2+G2)]：DNA分子两条链中的(A+C)/(T+G)互为倒数;双链DNA分子的(A+C)/(T+G)=1。
根据以上推论，结合已知条件可方便的计算DNA分子中某种碱基的数量和含量。
3.结构特点
⑴稳定性：规则的双螺旋结构使其结构相对稳定，一般不易改变。
⑵多样性：虽然构成DNA的碱基只有四种，但由于构成每个DNA分子的碱基对数、碱基种类及排列顺序多样，可形成多种多样的DNA分子。
⑶特异性：对一个具体的DNA分子而言，其碱基对特定的排列顺序可使其携带特定的遗传信息，决定该DNA分子的特异性。
看了“DNA分子的结构教学设计”