DNA分子的结构

一、教学目标：

知识与技能：概述DNA分子结构的主要特点。

过程与方法：制作DNA分子双螺旋结构模型。

情感态度与价值观：体验科学探究的历程，激发学生探究科学的兴趣，培养科学素养。

二、教学重点及难点

1.DNA分子结构的特点（解决策略：学习分子结构发现历程以及制作模型）

2.构建DNA分子结构模型（全班分组，构建完成后，互相找错误来完善）

三、教材分析：

《DNA分子的结构》这节内容，要求学生从分子水平上认识DNA的本质，具体地说是从DNA的物质基础、分子结构、复制功能以及在生物遗传中的作用等方面来认识DNA。从而再具体学习DNA分子双螺旋结构的主要特点及其建构。内容比较抽象，因此把抽象的DNA变成学生可以看见并制作出来的模型。这样能很好的激发学生的求知欲，使学生主动投入到课堂学习中，调动学生思维的积极性，顺利实现三维目标。

学情分析：

    DNA分子的结构和功能具有微观性的特点，以往学生在学习的过程中感到涉及的基础概念多，在记忆上有相当的困难，而此部分基础知识是遗传部分的基础，探的渐体会巨性进性和艰，实通过让学生实验、自己制作，培养他们的观察能力、分析和解决问题的以及协同配合的能力，并使他们在科学探究和具体制作的过程中体验发现的乐趣、成功的愉悦，充分地讨过程到科学现对科学内容本身的欣赏。并且通过对DNA分子双螺旋结构简明、和谐、流畅和对称美的欣赏，让学生领悟生物科学理论的内在美感。

四、教学过程

导入：

同学们好，大家一定不会忘记在2008年中国发生的一件大事，那就是在汶川发生了8.0级强震，在地震中，我们的许多同胞被无情的灾难杀死了，我这里有一幅遇难儿童的照片，但是却不知道其家人是谁；在现实生活中，常常有这样的情节：我可能不是他的儿子或者他可能不是我的亲爸爸，在这样的情境下，我们就要去相关部门做亲子鉴定；在现代科技发达的时代，犯罪分子的作案技巧更高超了，当然警察的侦破技能也跟着改变，他们应用了一项新技术-DNA追踪技术，通过获取的犯罪分子毛发或皮肤来确定犯罪分子的身份。广东公安部就准备用5年的时间来建立犯罪分子DNA库。也许同学们很好奇，为什么DNA有着这么大的功能，DNA究竟有哪些特殊之处呢，今天我们共同来学习《DNA分子的结构》，当学完这节后，这些问题我相信同学们自己就能解答。

1、引导学生分析DNA双螺旋结构模型的构建历程（25分钟）

 

在当时，人们已经认识到DNA可能就是主要的遗传物质。因此，整个科学界都在致力于对DNA分子的研究，为了揭露DNA的真面目，大家在废寝忘食的工作。美国的沃森就是其中的一位。他研究了好长时间都没有进展。1951年春，沃森（遗传学家）在意大利的生物大分子结构会议看到了英国生物物理学家威尔金斯展出的一张DNA的X射线衍射照片（其实当时是富兰克林拍摄下的，威尔金斯发表的） ，这给他留下了很深的印象。

这年秋天沃森在英国剑桥大学卡文迪实验室工作遇到了克里克（物理学家），克里克在当时也是非常对DNA有着很浓厚的兴趣。二人由于共同的兴趣爱好做成了好朋友。 当时科学界认为：DNA有四种脱氧核糖核苷酸（分别含有A、T、C、G）,沃森、克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图推测DNA为螺旋结构（为什么以前沃森推测不出来呢？克里克擅长于物理，可以很好的解答X射线图上得到的内容，而沃森却在生物方面帮助克里克）。然后二人进行各种尝试：三螺旋及双螺旋，碱基在螺旋外而磷酸在里面，这些模型很快就发现是失败的，后来他们把碱基放在螺旋内部，磷酸-核糖在螺旋外面，并A-A,T-T,C-C,G-G进行配对，这时有化学家说这样违反了化学反应规律。转折点，1952年奥地利生物化学家查哥夫访问剑桥，沃森和克里克从他那里了解到：     含量A=含量T,含量C=含量G。于是他们改变模型使A与T配对，C与G配对，构建出来新的模型。

发现：

（1）AT碱基对和CG碱基对具有相同的形状和直径，稳定了DNA分子的结构且解释了AT（CG）相等。                                                                                                  

（2）模型与威尔金斯的DNA X射线衍射图完全相符。

    1953年，沃森和克里克在英国《自然》杂志上发表了《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸得出一个结构模型》，1962年二人及威尔金斯因此获得诺贝尔奖或医学奖

问题：在DNA分子模型成功的过程中，有那些人帮助了沃森和克里克，从中你能学到什么？

2、制作DNA模型（实验）（课后操作）

    全班分成几个大组，每组自己寻找材料、自主构建模型，进行评比。(可以用硬纸板来做，连接用细线或铁丝)

3、DNA分子的结构（30分钟）

一个核苷酸：一分子磷酸  一分子五碳糖（脱氧核糖） 一分子含氮碱基            

碱基种类：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T

核苷酸之间的连接方式：一个核苷酸的5′端磷酸与下一个核苷酸的3′端-OH形成3′-5′磷酸二酯键。

   通常将DNA的-OH末端称为3′端，而磷酸基的末端称为   5′端，所以核酸是有方向的大分子

 

DNA两条链：A与T之间有两个氢键相连，C与G之间有三个氢键相连（碱基互补配对原则）。任意一条为DNA单链。在单链中，有n个碱基排列，就有4的n次方种排列方式，体现了DNA的多样性。

      不同的排列顺序代表着不同的遗传信息

双螺旋结构的特点：

A、大沟、小沟

B、每旋转一周有10个碱基对，链与链之间间隔10nm，碱基对之间相距0.34nm

C、A与T之间有两个氢键相连，C与G之间有三个氢键相连（碱基互补配对原则）

     腺嘌呤A、鸟嘌呤G为双环化合物

     胞嘧啶C、胸腺嘧啶T为单环化合物

推导：双链中，（A+G）/(C+T)=1    (A+C)/(T+G)=1，（A+G）占整条DNA链碱基总数的50，T+C）也占整条DNA链碱基总数的50

    若一条链中（A+G）/(C+T)=a则另一条链中（A+G）/(C+T)=1/a

 单链中，一般情况（A+G）/(C+T)≠1   且A≠T,C≠G

      （由此可证明所测得是否为双链还是单链）

核酸中的元素：C、H、O、N、P   蛋白质中有S无P

  所以可以用P 来鉴定核酸和蛋白质

 

五、总结（20分钟）：

1．某DNA分子的一条单链中，A占20％，T占30％，则该DNA分子中的C占全部碱基的  25      。

2．双链DNA分子中，G占碱基总数的38％，其中一条链中的T占碱基总数的5％，那么另一条链中的T占碱基总数的 7   。  

3． 构成双链DNA分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（   C  ）

A、（A+C）/（T+G）       B、（A+G）/（T+C）

C、（A+T）/（G+C）        D、   A / T 或 G / C

4．某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，则鸟嘌呤的分子数占32%

六、教学评价设计

本节内容的教学效果可从活动参与、课后练习进行评价。活动参与部分包括了两个学生参与活动，一是收集DNA发现的相关资料，二是DNA分子模型的构建活动。目的是督促学生积极参与课堂，主动参与知识的构建活动。课后练习评价，目的是检验学生当堂课对知识的掌握情况，根据学生的回答情况及时调整教学进程。

 

 

 

 

 

板书设计：

                         DNA分子的结构

DNA双螺旋结构模型的构建

1951年春，沃森-------威尔金斯（DNA-X ）——这年秋天.克里克 （推测DNA为螺旋）——1952年查哥夫（含量A=含量T,含量C=含量G）—— 1953年，沃森和克里克发表了《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸得出一个结构模型》——1962年二人及威尔金斯因此获得诺贝尔奖或医学奖

DNA分子的结构

       1.一个核苷酸：一分子磷酸

                     一分子五碳脱氧核

       一分子含氮碱基            

2.碱基种类：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T

3.核苷酸之间的连接方式：一个核苷酸的5′端磷酸与下一个核苷酸的3′端-OH形成3′-5′磷酸二酯键。

   通常将DNA的-OH末端称为3′端，而磷酸基的末端称为   5′端，所以核酸是有方向的大分子

4.DNA两条链，任意一条为DNA单链。在单链中，有n个碱基排列，就有4的n次方种排列方式，体现了DNA的多样性。

      不同的排列顺序代表着不同的遗传信息

DNA分子模型的制作

             （评比）总结优缺点

问题：1.核苷与核酸

      2.什么是碱基互补配对原则？