DNA分子的結(jié)構(gòu)說(shuō)課

1、1、教、教 學(xué)學(xué) 分分 析析2、教、教 學(xué)學(xué) 目目 標(biāo)標(biāo)3、教、教 學(xué)學(xué) 方方 法法4、教、教 學(xué)學(xué) 過(guò)過(guò) 程程DNA分子分子的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)說(shuō)說(shuō) 課課 內(nèi)內(nèi) 容容 5、教、教 學(xué)學(xué) 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分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)”是人教版高中生物必修是人教版高中生物必修2 2遺傳與進(jìn)遺傳與進(jìn)化化第第3 3章第章第2 2節(jié)的內(nèi)容，由節(jié)的內(nèi)容，由DNADNA模型的構(gòu)建、模型的構(gòu)建、DNADNA分子結(jié)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及制作構(gòu)的特點(diǎn)及制作DNADNA模型三部分內(nèi)容構(gòu)成。其中的堿基互模型三部分內(nèi)容構(gòu)成。其中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是補(bǔ)配對(duì)原則是DN

2、ADNA復(fù)制及基因表達(dá)過(guò)程中遵循的重要原則復(fù)制及基因表達(dá)過(guò)程中遵循的重要原則。而。而DNADNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)更是學(xué)生理解生物的多樣性、分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)更是學(xué)生理解生物的多樣性、特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。1 1、教材分析、教材分析教材中豐富的生物學(xué)史：教材中豐富的生物學(xué)史：威爾金斯（威爾金斯（M.Willkins）和富蘭克林（）和富蘭克林（R.Franklin）的）的DNA結(jié)晶的結(jié)晶的X射線衍射圖譜射線衍射圖譜沃森（沃森（J. Watson）和克里克（）和克里克（F.Crick）首先發(fā)現(xiàn)的首先發(fā)現(xiàn)的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)查哥夫（查哥夫（E.Chargaff）得出的重要規(guī)律）得出

3、的重要規(guī)律 學(xué)情分析學(xué)情分析脫氧核苷酸脫氧核苷酸種類(lèi)及結(jié)構(gòu)種類(lèi)及結(jié)構(gòu)DNA是主要是主要遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)學(xué)生學(xué)生學(xué)生的空間學(xué)生的空間想象能力和想象能力和數(shù)學(xué)思維較數(shù)學(xué)思維較差差難點(diǎn)難點(diǎn)構(gòu)建模型構(gòu)建模型分析特點(diǎn)分析特點(diǎn)用數(shù)學(xué)描述生命現(xiàn)象用數(shù)學(xué)描述生命現(xiàn)象教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)學(xué)會(huì)制作學(xué)會(huì)制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型通過(guò)討論通過(guò)討論DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程，結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程，認(rèn)識(shí)到學(xué)科間的綜合及科學(xué)家間的互認(rèn)識(shí)到學(xué)科間的綜合及科學(xué)家間的互助合作在科學(xué)研究中的重要性。助合作在科學(xué)研究中的重要性。概述概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)重點(diǎn)：重點(diǎn)：1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。

4、2.制作DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。難點(diǎn)：難點(diǎn)：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的理解和應(yīng)用。教學(xué)方法教學(xué)方法鞏固鞏固思維思維拓展拓展原則原則制作制作DNA分子模型分子模型展示展示模型歸納特點(diǎn)模型歸納特點(diǎn)探究探究模型構(gòu)建過(guò)程模型構(gòu)建過(guò)程練練做做看看想想學(xué)法學(xué)法 教法教法教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)課堂小結(jié)課堂小結(jié)新課展開(kāi)新課展開(kāi)課題引入課題引入知識(shí)拓展知識(shí)拓展DNA分子分子的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)DNA不不朽朽的的雙雙螺螺旋旋課題引入課題引入創(chuàng)設(shè)情境創(chuàng)設(shè)情境 新課展開(kāi)新課展開(kāi)DNA分子的分子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)探究模型構(gòu)建過(guò)程探究模型構(gòu)建過(guò)程觀察模型分析特點(diǎn)觀察模型分析特點(diǎn)親身實(shí)踐制作模型親身實(shí)踐制作模型研究基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)模型方案模

5、型方案如何驗(yàn)證如何驗(yàn)證情感升華情感升華立體結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)單鏈結(jié)構(gòu)親身體驗(yàn)直觀對(duì)比雙雙螺螺旋旋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)主要主要特點(diǎn)特點(diǎn)堿基互補(bǔ)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則配對(duì)原則DNADNA分子的特點(diǎn)：多樣性、特異性和穩(wěn)定性分子的特點(diǎn)：多樣性、特異性和穩(wěn)定性由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋而成。盤(pán)旋而成。外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架成基本骨架 ，堿基排列在內(nèi)側(cè)。，堿基排列在內(nèi)側(cè)。DNADNA分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)。連接成堿基對(duì)。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分子分子的結(jié)的結(jié)構(gòu)構(gòu)板書(shū)板書(shū) (堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則)下面是下面是DNADNA的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說(shuō)出圖中的名稱(chēng)的分子結(jié)構(gòu)模式圖，說(shuō)出圖中的名稱(chēng)12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脫氧核糖脫氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸8. 堿基對(duì)堿基對(duì)9. 氫鍵氫鍵10. 一條脫氧核苷酸鏈的片段一條脫氧核苷酸鏈的片段設(shè)設(shè)DNADNA一條鏈為一條鏈為1 1鏈，互補(bǔ)鏈為鏈，互補(bǔ)鏈為2 2鏈。鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知：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。請(qǐng)證明在請(qǐng)證明在DNADNA雙鏈中：雙鏈中： 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雙鏈雙鏈五、知識(shí)拓展五、知識(shí)拓展- -練練堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用因?yàn)椋?A=A1+A2 , T=T1+T2又因?yàn)椋篈1=T2 ， A2=T1所以： A1+A2 = T1+T2，A=T解析：解析：可引申為：可引申為：嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿

8、基總數(shù) A+G=T+C 即A+G/T+C=1或A+G/A+T+G+C=1/2雙鏈雙鏈DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一條鏈的等于其中任何一條鏈的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= = =例題例題1 1、某雙鏈某雙鏈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?yàn)橐驗(yàn)椋篋NA分子中，A+G=T+C。所以： A=1/21/5=3/10雙鏈雙鏈DNADNA分子中，互補(bǔ)的兩條鏈中分子中，互補(bǔ)的兩條鏈

9、中A+G/T+CA+G/T+C互為倒數(shù)。兩條鏈互為倒數(shù)。兩條鏈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=例題例題2 2、在、在DNADNA的一個(gè)單鏈中，的一個(gè)單鏈中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)上述比例在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNADNA分子中分別是多分子中分別是多少？少？2.5 1A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNA雙鏈A1+T1G1+C1 = aG2+C2A2+T2= aDNADNA分子中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有關(guān)計(jì)算分子中的堿基互補(bǔ)配

10、對(duì)原則的有關(guān)計(jì)算某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占22，那么，胞嘧啶的分子數(shù)占（ ） A11 B22 C28 D44CDNADNA分子中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有關(guān)計(jì)算分子中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有關(guān)計(jì)算2、根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在AG時(shí)，雙鏈DNA分子中，下列四個(gè)式子中正確的是（ ）CDNADNA分子中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有關(guān)計(jì)算分子中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有關(guān)計(jì)算3、若DNA分子的一條鏈中（A+T）/（C+G）=a，則其互補(bǔ)鏈中該比值為（ ） A、a B、1/a C、1 D、11/a4、若DNA分子中一條鏈的堿基摩爾比為ACGT11.522.5，則其互補(bǔ)鏈中嘌呤堿基與嘧啶堿基的摩爾比為

11、（ ） A 54 B 43 C 32 D 52AB沃森和克里克在論文中寫(xiě)道：“在提出堿基特異性配對(duì)的看法后，我們又立即提出了遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能機(jī)理”。你能否根據(jù)我們今天學(xué)的DNA的結(jié)構(gòu)的知識(shí)預(yù)測(cè)一下DNA分子是如何復(fù)制的？教學(xué)感悟教學(xué)感悟新課程下的生物教學(xué)，真正還原了生命科學(xué)作為實(shí)驗(yàn)學(xué)科的本質(zhì)，知識(shí)與能力并重，課內(nèi)與課外并存。本節(jié)課通過(guò)學(xué)生自主活動(dòng)與教師指導(dǎo)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了三維目標(biāo)。師生互動(dòng)、循序漸進(jìn)，強(qiáng)化了生物學(xué)主干知識(shí)。學(xué)生帶著問(wèn)題走進(jìn)課堂，帶著新問(wèn)題進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)。學(xué)生在這其中的更多的是積極主動(dòng)，合作交流，教師在這其中更多的是積極引導(dǎo)，肯定評(píng)價(jià)。 可借可借鑒鑒方法方法參參考原型

12、考原型已有知已有知識(shí)識(shí)一、探究模型一、探究模型構(gòu)構(gòu)建建過(guò)過(guò)程程想想研究基礎(chǔ)腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸單鏈脫氧核苷酸單鏈DNADNA的基本單位脫氧核苷酸的基本單位脫氧核苷酸模型構(gòu)建法模型構(gòu)建法 就是搭建模型就是搭建模型, ,也就是拼湊。就像小孩擺積木一樣，在實(shí)驗(yàn)室里，用一也就是拼湊。就像小孩擺積木一樣，在實(shí)驗(yàn)室里，用一些圓球木棍等來(lái)構(gòu)建分子結(jié)構(gòu)模型。些圓球木棍等來(lái)構(gòu)建分子結(jié)構(gòu)模型。 這種方法在科學(xué)上發(fā)揮著重要的作用。這種方法在科學(xué)上發(fā)揮著重要的作用。 二十世紀(jì)的四大發(fā)現(xiàn)：二十世紀(jì)的

13、四大發(fā)現(xiàn)： 宇觀世界的宇宙大爆炸模型宇觀世界的宇宙大爆炸模型 宏觀世界的大地構(gòu)造板塊模型宏觀世界的大地構(gòu)造板塊模型 微觀世界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)夸克模型微觀世界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)夸克模型 DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型鮑林（1901.2.281994.8.19）是著名的量子化學(xué)家，他在化學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域都有過(guò)重大貢獻(xiàn)。曾兩次榮獲諾貝爾獎(jiǎng)（1954年化學(xué)獎(jiǎng)， 1962年和平獎(jiǎng)），有很高的國(guó)際聲譽(yù)。20世紀(jì)50年代，倫敦大學(xué)物理學(xué)家威爾金斯和化學(xué)家富蘭克林得到了DNA的X射線晶體衍射圖像。威爾金斯威爾金斯富蘭克林富蘭克林DNA衍射圖譜X衍射技術(shù)是用衍射技術(shù)是用X光透過(guò)光透過(guò)物質(zhì)的結(jié)晶體，使其在物質(zhì)的結(jié)晶

14、體，使其在照片底片上衍射出晶體照片底片上衍射出晶體圖案的技術(shù)。這個(gè)方法圖案的技術(shù)。這個(gè)方法可以用來(lái)推測(cè)晶體的分可以用來(lái)推測(cè)晶體的分子排列。子排列。19511951年威爾金斯和富蘭克林展示了一張年威爾金斯和富蘭克林展示了一張DNADNA的的X X射線衍射圖射線衍射圖沃森看到這張圖時(shí)激動(dòng)得話也說(shuō)不出來(lái)，他的心怦怦直跳，從沃森看到這張圖時(shí)激動(dòng)得話也說(shuō)不出來(lái)，他的心怦怦直跳，從圖上他斷定圖上他斷定DNA的結(jié)構(gòu)是一個(gè)規(guī)則的螺旋體。他打定主意要制的結(jié)構(gòu)是一個(gè)規(guī)則的螺旋體。他打定主意要制作一個(gè)作一個(gè)DNA模型。他的這種想法得到了他的合作伙伴克里克的模型。他的這種想法得到了他的合作伙伴克里克的認(rèn)可。于是他們兩

15、人便采用當(dāng)時(shí)著名的化學(xué)家認(rèn)可。于是他們兩人便采用當(dāng)時(shí)著名的化學(xué)家鮑林研究蛋白質(zhì)鮑林研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的模型構(gòu)建法，結(jié)構(gòu)的模型構(gòu)建法，用紙和鐵絲制作模型。用紙和鐵絲制作模型。你第一眼看到此圖認(rèn)為你第一眼看到此圖認(rèn)為DNA應(yīng)該是怎樣的結(jié)構(gòu)？應(yīng)該是怎樣的結(jié)構(gòu)？ 構(gòu)建方案生化學(xué)家生化學(xué)家查哥夫查哥夫A和和T的分子數(shù)的分子數(shù)相等，相等，G和和C的的分子數(shù)相等分子數(shù)相等兩條鏈如何排列堿基怎樣配對(duì)脫氧核糖和磷酸脫氧核糖和磷酸交替排列在內(nèi)側(cè)交替排列在內(nèi)側(cè)堿基排在外側(cè)堿基排在外側(cè)CATCGCATCGCA堿基外側(cè)排列模型堿基外側(cè)排列模型脫氧核糖和磷酸交脫氧核糖和磷酸交替排列在外側(cè)，替排列在外側(cè)，堿基排在內(nèi)部堿基排在內(nèi)

16、部,且同型堿基配對(duì)且同型堿基配對(duì)A與與A配對(duì)配對(duì),T與與T配對(duì)，配對(duì)，C與與C配對(duì)配對(duì),G與與G配對(duì)配對(duì).堿基內(nèi)側(cè)同型配對(duì)模型堿基內(nèi)側(cè)同型配對(duì)模型ATCGATCGGGAA 問(wèn)題：比較它們各自的特點(diǎn)問(wèn)題：比較它們各自的特點(diǎn)ATCGATCGGGAACATCGCATCGCA原型對(duì)比原型對(duì)比螺旋的內(nèi)側(cè)由堿螺旋的內(nèi)側(cè)由堿基構(gòu)成，嘌呤與基構(gòu)成，嘌呤與嘧啶相連，每對(duì)嘧啶相連，每對(duì)堿基對(duì)的長(zhǎng)度單堿基對(duì)的長(zhǎng)度單位相同位相同如何驗(yàn)證呢如何驗(yàn)證呢沃森和克里克搭建的模型與衍射圖像一致 1953年沃森和克里克在Nature雜志上刊載論文核酸的分子結(jié)核酸的分子結(jié)構(gòu)模型脫氧核糖核構(gòu)模型脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)

17、模型引起了極大的轟動(dòng)。被認(rèn)為是“生物學(xué)的一個(gè)標(biāo)志，開(kāi)創(chuàng)了新的時(shí)代” 。情感升華情感升華情感目標(biāo)情感目標(biāo)在沃森和克里克的模型構(gòu)建過(guò)程中借鑒了哪些科學(xué)家的哪些理論？涉及到了哪些學(xué)科？1、威爾金斯和富蘭克林的DNA結(jié)晶的X射線衍射圖譜（物理）2、查哥夫的模型構(gòu)建法（化學(xué)）3、查哥夫的堿基數(shù)量特點(diǎn)（化學(xué)）沃森：生物學(xué)家克里克：物理學(xué)家從圖中可見(jiàn)DNA具有規(guī)則的雙螺旋空間結(jié)構(gòu)二、觀察二、觀察DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型- -看看三、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)（1 1）DNADNA分子是由兩條分子是由兩條反向反向平行平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋而成的。而成的。（1 1）DNADNA分子是由兩條分子是由兩條反向反向平行平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脫氧核糖脫氧核糖和磷酸和磷酸交替連接，排列在外交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成側(cè)，構(gòu)成基本骨架基本骨架；堿基堿基在在內(nèi)側(cè)。內(nèi)側(cè)。三、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)（1 1）DNADNA分子是由兩條分子是由兩條反向反向平行平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脫氧核脫氧核糖和磷酸糖和磷酸交替連接，排列交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架基本骨架；堿基在