資源簡介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 生物 年級(jí) 高一 學(xué)期 春季
課題 DNA的結(jié)構(gòu)
教學(xué)目標(biāo)
通過了解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的探究歷程，構(gòu)建DNA平面模型和雙螺旋模型。（科學(xué)探究，科學(xué)思維） 通過DNA結(jié)構(gòu)雙螺旋模型的觀察，概括DNA分子的特征。（科學(xué)探究、生命觀念）。 通過沃森、克里克等人不斷探索、團(tuán)結(jié)合作、共同發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的經(jīng)歷，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、嚴(yán)謹(jǐn)論證的科學(xué)態(tài)度和鉆研態(tài)度。認(rèn)同合作在科研中的重要性；體驗(yàn)科學(xué)探索需要鍥而不舍。（科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任）
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)： 1. DNA雙螺旋模型的制作；
2. DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。
教學(xué)難點(diǎn)： 1. 從DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)DNA分子的特性進(jìn)行概括。
教學(xué)過程
說教學(xué)過程 （一）情境導(dǎo)入 通過播放“用廚房日常用品提取草莓的DNA”的視頻，啟發(fā)學(xué)生思考：都是白色絲狀物，為什么能攜帶不同生物的遺傳信息呢？身邊的DNA，微觀結(jié)構(gòu)究竟是怎樣呢？ 【設(shè)計(jì)意圖】視頻導(dǎo)入，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。 DNA的微觀結(jié)構(gòu)是由沃森和克里克于1953年發(fā)表在nature雜志的，這一轟動(dòng)的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著遺傳學(xué)的發(fā)展想著微觀的分子生物學(xué)領(lǐng)域邁進(jìn)了一大步。兩位名不見經(jīng)傳的科學(xué)家懷著渺茫的希望，揭開了分子生物學(xué)（molecular biology）最根本的謎團(tuán)。這一謎團(tuán)是如何被解開的呢？讓我們伴隨著科學(xué)家們的腳步，使用模型構(gòu)建的方法，逐步揭開迷霧。 （二）新知教授1—“脫氧核苷酸”模型構(gòu)建 問：研究大分子的結(jié)構(gòu)，首先要研究什么？引導(dǎo)學(xué)生回答：基本單位。 展示：列文和瓊斯的研究成果。 復(fù)習(xí)： 1.DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸。每個(gè)脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子含氮堿基構(gòu)成的。 2.脫氧核苷酸的種類：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。 3.脫氧核糖是含有幾個(gè)碳原子的糖？ 在形成脫氧核苷酸時(shí)，脫氧核糖的兩個(gè)位置分別連了一個(gè)分子的磷酸基團(tuán)和一個(gè)分子的含N堿基。到底哪里呢？現(xiàn)在我們無法精準(zhǔn)描述，所以對(duì)有機(jī)物的碳骨架中的C原子進(jìn)行編號(hào)。 4.對(duì)脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)式中的五個(gè)碳原子編號(hào)1'-5'，應(yīng)該如何編號(hào)？ 脫氧核糖是一個(gè)五碳糖，如果按照?qǐng)D示對(duì)碳原子編號(hào)1'-5'。 每個(gè)脫氧核苷酸中，含氮堿基與1號(hào)'碳相連，磷酸與5'號(hào)碳相連。（引導(dǎo)學(xué)生說出） （三）新知教授2—“DNA平面模型”構(gòu)建 剪一剪——組成脫氧核苷酸的小分子 教師引導(dǎo)學(xué)生觀察脫氧核苷酸組成分子的結(jié)構(gòu)，剪出相應(yīng)小分子 【構(gòu)建內(nèi)容】觀察圖片展示的幾種不同結(jié)構(gòu)，根據(jù)比例關(guān)系，剪出：6個(gè)磷酸基團(tuán)、6個(gè)脫氧核糖、4種含氮堿基各3個(gè) 【構(gòu)建要求】觀察學(xué)習(xí)任務(wù)單模型圖，盡量等比例放大到合適尺寸，剪好后用白板筆標(biāo)注好基團(tuán)名稱 【時(shí)間】5min 拼一拼——“脫氧核苷酸”模型構(gòu)建 教師引導(dǎo)學(xué)生確定連接磷酸分子和含氮堿基的位置。 【構(gòu)建內(nèi)容】把三個(gè)不同小分子用白板筆連線 【構(gòu)建要求】構(gòu)建內(nèi)容：注意區(qū)別堿基和磷酸分子所在的位置 【時(shí)間】1min 【一評(píng)】你的脫氧核糖核苷酸模型構(gòu)建的正確嗎？ 師：知道了基本組成單位，下一步要解決什么問題？ 引導(dǎo)回答：基本單位之間如何連接。 引導(dǎo)學(xué)生回憶氨基酸脫水縮合的過程，觀察脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)式，推測(cè)可能脫水縮合的部位。 連一連——“脫氧核苷酸鏈”模型構(gòu)建 【構(gòu)建內(nèi)容】連接一條脫氧核苷酸單鏈 【構(gòu)建要求】根據(jù)脫氧核苷酸脫水縮合位置，用白板筆劃線代表化學(xué)鍵，連接多個(gè)相鄰的脫氧核苷酸。 【用時(shí)】3min 【二評(píng)】對(duì)照正確的模型，評(píng)價(jià)、指正修改模型。 引導(dǎo)：DNA的一條單鏈具有兩個(gè)末端，一端有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，這一端叫做5’-端，另一端有一個(gè)羥基（-OH），稱作3’-端。 【思考】我們構(gòu)建的DNA單鏈模型，5’-端和3’-端各在哪里？ 師：知道了單鏈結(jié)構(gòu)以后，下一步需要研究什么？ 引導(dǎo)學(xué)生思考：DNA有沒有可能是單鏈，如果不是單鏈，還可能是幾條鏈？ 可能是1、2、3條鏈。 教師從一條鏈開始引導(dǎo)學(xué)生推斷，否定1條和3條的可能性。 材料2：早凋的“科學(xué)玫瑰”。1951年，英國科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供了DNA的X射線衍射圖譜。結(jié)論：DNA分子為螺旋結(jié)構(gòu)，且DNA分子直徑2nm。 結(jié)合之前的推導(dǎo)，學(xué)生得出DNA是雙鏈的螺旋結(jié)構(gòu)。 推理假說——“DNA平面”模型究竟是怎么樣的呢？ 引導(dǎo)學(xué)生“DNA平面”模型的三種可能性。 堿基在外側(cè)的雙鏈模型，堿基同型配對(duì)模型，堿基互補(bǔ)配對(duì)模型。 資料3：奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究發(fā)現(xiàn)： A=T G=C 資料4:克里克請(qǐng)數(shù)學(xué)家?guī)椭?jì)算，結(jié)果表明嘌呤有吸引嘧啶的趨勢(shì)。 學(xué)生觀察嘌呤比嘧啶要長，互補(bǔ)配對(duì)正好解釋了雙鏈之間的平行關(guān)系。 教師展示資料:X射線衍射圖譜；奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫研究得出:腺嘌呤(A)的量一胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量一胞嘧啶(C)的量。 提出問題：四種堿基之間的數(shù)量關(guān)系怎么解釋呢？分析剛才所建構(gòu)的模型，討論應(yīng)構(gòu)建怎樣的模型才能在任何情況下都符合這樣的科學(xué)事實(shí)？教師引導(dǎo):根據(jù)各個(gè)科學(xué)家之間結(jié)論的互相印證，應(yīng)該得出一個(gè)什么樣的雙鏈？ 【構(gòu)建內(nèi)容】以單鏈模型為基礎(chǔ)，合作構(gòu)建DNA雙鏈平面結(jié)構(gòu) 【構(gòu)建要求】注意兩條鏈反向平行；堿基互補(bǔ)配對(duì)；堿基之間用白板筆畫線表示氫鍵。 【時(shí)間】3 min 【設(shè)計(jì)意圖】通過引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合單鏈模型和科學(xué)家的研究成果進(jìn)一步構(gòu)建模型，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和理性分析能力，學(xué)會(huì)結(jié)合不同形式的資料去推理判斷。 （四）新知教授3—“DNA的雙螺旋”模型構(gòu)建 學(xué)生用提前準(zhǔn)備好的模型來構(gòu)建DNA雙鏈結(jié)構(gòu)，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 【設(shè)計(jì)意圖】展示、自評(píng)。讓學(xué)生體會(huì)成功的快樂，激發(fā)學(xué)生自主探究的主動(dòng)性、積極性。 新知教授4—模型分析 【模型分析1】教師展示PPT課件，請(qǐng)學(xué)生觀察 DNA分子的結(jié)構(gòu)模型，討論：(1)構(gòu)成DNA的兩條鏈有怎樣的關(guān)系 (2)DNA分子中，內(nèi)側(cè)、外側(cè)分別由什么連接而成？(3)兩條鏈之間堿基的連接有什么規(guī)律？學(xué)生依據(jù)模型分析，得出答案，教師給出答案、補(bǔ)充整理。 【模型分析2】請(qǐng)學(xué)生將自己構(gòu)建的DNA平面模型與PPT上展示的DNA模型對(duì)比，發(fā)現(xiàn)堿基對(duì)排列順序的不同，探究堿基對(duì)數(shù)量(n)和堿基對(duì)排列方式的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出DNA的多樣性特點(diǎn)。 （六）新知教授5—從結(jié)構(gòu)到特性 學(xué)生分析自建模型結(jié)構(gòu)，教師引導(dǎo)學(xué)生得出DNA分子的特性。 （七）新知教授6—遺傳信息蘊(yùn)含在堿基對(duì)的排列中 結(jié)合模型引導(dǎo)學(xué)生思考：DNA作為主要的遺傳物質(zhì)，其遺傳信息蘊(yùn)藏在哪 教師總結(jié)：通過以上分析可知，堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的，堿基對(duì)排列順序的千變?nèi)f化構(gòu)成了 DNA分子的多樣性。 思考：DNA作為主要的遺傳物質(zhì)，其遺傳信息蘊(yùn)含在哪 堿基對(duì)的排列順序中。 思考、反饋 熱點(diǎn)思考：檢驗(yàn)人員為何能在成千上萬的樣本中精確找到陽性樣本呢？ 擴(kuò)展延伸：請(qǐng)同學(xué)們課后搜集與DNA測(cè)序技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用，并在下節(jié)課展開討論。 總結(jié)歸納 DNA分子的模型構(gòu)建 DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變，構(gòu)成DNA分子的基本骨架；3.內(nèi)側(cè)：堿基按遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則通過氫鍵連接成堿基對(duì) DNA分子的特性：穩(wěn)定性；多樣性；特異性

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