資源簡介

3.2 《DNA的結(jié)構(gòu)》教學設計
教材分析
本節(jié)課選自 2019版人教版高中生物教材必修二第 3章基因的本質(zhì)第 2節(jié)，該節(jié)課內(nèi)容由 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建、DNA分子結(jié)構(gòu)、制作 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型三部分構(gòu)成。本節(jié)內(nèi)容起著承上啟下的作用——DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是學生理解遺傳學理論的知識基礎，其雙螺旋結(jié)構(gòu)保證了 DNA多樣性、特異性和穩(wěn)定性的特征，是學生理解生物的多樣性、特異性和物種穩(wěn)定性本質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎，對學生以后學習 DNA的復制及遺傳規(guī)律有和很大的促進作用。DNA模型的制作，有利于提高學生的動手能力，有利于學生形象思維到抽象思維的發(fā)展。
一、教學目標
1.概述 DNA 結(jié)構(gòu)的主要特點。
2.通過了解 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建的過程，認同交流合作、多學科交叉在科學發(fā)展中的作用。
3.制作 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。
二、教學重點與難點
重點：DNA 結(jié)構(gòu)的主要特點。
難點：制作 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。
三、教學過程
（一）導入新課
結(jié)合“通過 DNA血樣鑒定，22年后尋親成功”的新聞倒入課題，（出示本節(jié)學習目標并板書課題：DNA的結(jié)構(gòu)）
（二）教授新課
1.探究 DNA分子模型構(gòu)建
1)回顧已有認識：
①DNA 分子是以 4 種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈；
②4 種脫氧核苷酸分別含有 A、T、C、G 四種堿基。
2)英國生物物理學家威爾金斯和富蘭克林應用 X 射線衍射技術獲得了 DNA 衍射圖譜。美國生物學家沃森和英國物理學家克里克利用圖譜數(shù)據(jù)推算 DNA 分子呈螺旋結(jié)構(gòu)，并嘗試搭建多種雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，但都被否定。
3)奧地利生物化學家查哥夫發(fā)現(xiàn)了堿基比例關系的規(guī)律——在DNA 中，腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量；鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。沃森和克里克由此推測，腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對。
4)沃森和克里克構(gòu)建 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型——
①雙螺旋內(nèi)部是堿基，外部是脫氧核糖—磷酸骨架；
②A 與 T 配對，G 與 C 配對；
③DNA 兩條鏈的方向相反。
并進行驗證：
④組成的 DNA 分子具有恒定的制定；
⑤能解釋 A、T、G、C 的數(shù)量關系；③模型與基于 X 射線衍射照片推算出的 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)相符。
5)沃森和克里克撰寫的《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》論文發(fā)表在《自然》雜志上。沃森、克里克和威爾金斯三人共同獲得 1962 年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
6)讓學生分析并總結(jié)探究 DNA分子模型的過程中，科學家表現(xiàn)出了那些值得我們學習的科學精神。
2、制作 DNA雙螺旋模型
1）制作磷酸、脫氧核糖和堿基模型。分別用哪幾種材料來代表這三種物質(zhì)？
2）制作脫氧和碳酸模型。磷酸、脫氧核糖和堿基是在什么部位相互連接的？由此回顧脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)組成。
3）制作脫氧核苷酸長鏈模型。脫氧核苷酸單鏈中，每個脫氧核苷酸之間是在什么部位相互連接的？由此引出脫氧核苷酸是通過磷酸二酯鍵連接起來的。
4）制作脫氧核苷酸雙鏈平面結(jié)構(gòu)模型。如何體現(xiàn)兩條鏈之間的互補配對？由此強調(diào)堿基互補配對原則。兩條脫氧核苷酸鏈是如何反向平行的？結(jié)合高考送考師生擊掌圖，強調(diào)雙鏈反向，并結(jié)合 5’端和 3’端分析兩條鏈的方向，幫助學生理解反向的含義。兩條脫氧核苷酸鏈之間靠什么結(jié)構(gòu)連接？由此引出兩條鏈相鄰堿基是通過氫鍵連接，并提出堿基對這一名詞。
5）制作 DNA 雙螺旋立體結(jié)構(gòu)模型。DNA 螺旋方向是左手螺旋還是右手螺旋？結(jié)合教材中的 DNA 結(jié)構(gòu)模型，引出 DNA 旋轉(zhuǎn)方向是右手螺旋。
3. DNA 的結(jié)構(gòu)特點和特性回顧 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建構(gòu)成，歸納并完善 DNA 的結(jié)構(gòu)特點。
1）DNA 分子是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
2）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)。
3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并遵循堿基互補配對原則。提問 DNA 初步水解產(chǎn)物和徹底水解產(chǎn)物分別是什么？以此強化學生對 DNA 結(jié)構(gòu)的認識。
4）穩(wěn)定性。DNA 是如何保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的？
①堿基對之間的氫鍵維系 DNA 雙鏈結(jié)構(gòu)；
②堿基對平面之間縱向的相互作用力進一步加固其穩(wěn)定性；③螺旋化結(jié)構(gòu)可增加穩(wěn)定性。
5）多樣性。DNA 只含有 4 種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？
①堿基對的排列順序/堿基的排列順序/脫氧核苷酸的排列順序；
②堿基對的數(shù)量/脫氧核苷酸的數(shù)量。
6）特異性。介紹 DNA 指紋技術，DNA 指紋技術用于鑒定時依賴于DNA 分子的什么特性？
①不同生物 DNA 的堿基排列順序不同；
②某一特定的生物，其 DNA 分子中的堿基排列順序是特定的。（三）課堂小結(jié)
1.總結(jié) DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建者和構(gòu)建依據(jù)。
2.從元素組成、小分子、單體、平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)五個層次總結(jié) DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點。
3.請根據(jù) DNA 的結(jié)構(gòu)特點，嘗試推測 DNA 的復制方式
評測練習
1. 下列關于威爾金斯、富蘭克林、沃森和克里克、查哥夫等人在DNA結(jié)構(gòu)構(gòu)建方面突出貢獻說法中，正確的是（）
A.威爾金斯和富蘭克林提供了 DNA的電子顯微鏡圖像
B.沃森和克里克提出了 DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
C.查哥夫提出了 A與 T配對、C與 G配對的正確關系
D.富蘭克林和查哥夫發(fā)現(xiàn) A的量等于 T的量、C的量等于 G的量
2. 下圖為某核苷酸長鏈的示意圖,下列相關敘述中錯誤的是()。
A.圖中所示為脫氧核苷酸長鏈
B.2只存在于 DNA中
C.3在 DNA和 RNA中相同
D.5只能在細胞核中找到
3. 大腸桿菌 DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖(片段)如圖所示。請據(jù)圖回答下列問題：
(1)圖中 1表示________，2表示____________，1、2、3結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)叫____________。
(2)3 有 ______ 種 ， 中 文 名 稱 分 別 是________。
(3)DNA分子中 3和 4是通過__________連接起來的。
(4)DNA 被徹底地氧化分解后，能產(chǎn)生含氮物質(zhì)的是____________(用序號表示)
(5)若 DNA分子中的一條單鏈中(A＋T)/(A＋T＋C＋G)＝k，則另一條互補鏈中這種比例是 ________，而在整個 DNA 分子中是________。如果 DNA分子一條鏈中的 A占 15%，互補鏈中的 A占 25%，則整個 DNA分子中 A占____________
課后反思
1、上課期間在調(diào)動學生參與的積極性，激發(fā)學生思維方面做得不夠，一節(jié)課的開始很重要，很多時候決定了這節(jié)課的課堂氛圍的活躍程度，因此在導入環(huán)節(jié)應該盡可能的吸引學生的注意力，設置更多有趣的內(nèi)容，本節(jié)課使用新聞圖片導入略顯得有些單調(diào)。
2、充分體現(xiàn)教師的課堂主導作用和學生的主體地位是課堂內(nèi)容呈現(xiàn)的主要方式，DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程可以設置更多的探究性學習、合作式學習的環(huán)節(jié)，用科學發(fā)展史的時間軸為線索引導學生深入思考與探究。
3、關于 DNA分子結(jié)構(gòu)中的中堿基對的數(shù)量關系本節(jié)內(nèi)容并未涉及，計劃通過課后習題分析和利用構(gòu)建的 DNA模型演示分析思路來幫助學生更好的理解其中的數(shù)學邏輯，提升學生的抽象思維能力。

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