資源簡介

3.2 DNA的結構教案
【教學目標】
1.概述DNA結構的主要特點。
2.通過對DNA雙螺旋結構模型構建過程的討論和交流，認同交流合作、多學科交叉在科學發展中的作用。
3.制作DNA雙螺旋結構。.
【教學重難點】
1、教學重點
（1）DNA分子結構的主要特點。
2、教學難點
（1）DNA分子結構的主要特點。
（2）運用堿基互補原則進行DNA堿基計算。
【新課導入】
新課導入
觀看新聞報道: 電影《失孤》的原型郭剛堂找到了離別 24 年之久的兒子郭新振。其中起到關鍵作用的是“DNA 數據庫”，公安人員
通過比對郭剛堂和郭新振 DNA 上的信息，從而確定了他們之間具有親緣關系。設疑: DNA 具有怎樣的結構 DNA 上的遺傳信息是什么 DNA 是如何維系親代與子代間的遺傳穩定性的
設計意圖: 利用新聞報道引入新課，從情境中提煉出本節課的三個核心問題，激發學生的學習興趣與探索欲望。
【新課講解】
DNA雙螺旋結構模型的構建
1951年，科學界已經認識到: DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C 4種堿基。但是，人們并不清楚這4種脫氧核苷酸是如何構成DNA的。
威爾金斯和富蘭克林應用X射線衍射技術獲得了DNA的X射線衍射圖;X衍射技術是用X光透過物質的結晶體,使其在照片底片上衍射出晶體圖案的技術。根據圖像可以推測分子大致的結構和形狀。沃森和克里克根據威爾金斯和富蘭克林的X射線衍射的數據研究,已清楚DNA是有著不變的直徑,有著規則的螺旋形狀。
1952年，奧地利著名生物化學家查哥夫測定多種生物DNA中堿基的含量。提出了查哥夫法則,即T與A物質的量相等,且G與C的物質的量相等 。
根據這一線索，沃森和克里克加速了構建進程，終于取得了后來震驚世界的成果—提出DNA是雙螺旋結構。
DNA的結構
1.DNA的化學組成
學生回顧并閱讀教材P42-43和P47－49，看懂圖3-1和圖3－11及銀幕上出現的結構平面圖，基本單位圖。學生回答下列問題：
①組成DNA的基本單位是什么？每個基本單位由哪三部分組成？
②組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？DNA的每一條鏈是如何組成的？
學生回答后，教師點撥：
①組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一個脫氧苷糖、一個磷酸和一個含氮堿基組成。
②組成DNA的堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四種脫氧核苷酸：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。DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。
2.DNA分子的立體結構
出示DNA模型，學生閱書第8頁，指著模型進解說過歸納，結構的主要特點是：
①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構（簡要解釋“反向”，一條鏈是5－3，另一條鏈是3－5，不宜過深）。
②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側，構成基本骨架，堿基排列在內側。
③堿基互補配對原則：
兩條鏈上的堿基通過氫鍵（教師對“氫鍵”要進行必要的解釋）連接成堿基對，且堿基配對有一定的規律：A—T、G—C（A一定與T配對，G一定與C配對）。
可見，DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據堿基互補配對原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了（可在黑板上練習一道題以鞏固互補配對原則）。
教師設問，學生思考后，由教師回答：
設問一：堿基配對時，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢？
這是由于嘌呤堿是雙環化合物（畫出雙環），占有空間大；嘧啶堿是單環化合物（畫出單環），占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環化合物和單環化合物配對才合適。
設問二：為什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
這是由于A與T通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個氫鍵相連，這樣使DNA的結構更加穩定，所以，A與T或G與C的摩爾數比例均為1：1。
學生訓練：某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數占18％，那么鳥嘌呤的分子數占（ ）
A．9％ B．18％ C．32% D．36％
答案：C
（為鞏固DNA立體結構的有關知識，加深對DNA分子結構特點的理解，此時應讓學生做P50《模型構建 制作DNA雙螺旋結構模型》，實驗的材料及一些基本步驟可在上課前準備好，教師示范，控制好上課的時間）。
3.DNA的特性
師生共同活動，學生討論和教師點撥相結合。
①穩定性：DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與Pi交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補配對的方式是穩定不變的，從而導致DAN分子的穩定性。
②多樣性：DNA分子中堿基相互配對的方式雖然不變，而長鏈中的堿基對的排列順序是千變萬化的。如一個最短的DNA分子大約有4000個堿基對，這些堿基對可能的排列方式就有 種。實際上構成DNA分子的脫氧核苷酸數目是成千上萬的，其排列種類幾乎是無限的，這就構成DNA分子的多樣性。
③特異性：每個特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這種特定的堿基排列順序就構成了DNA分子自身嚴格的特異性。
【板書】
第二節 DNA分子的結構
一、DNA結構模型建構過程中的主要事件
二、DNA分子的結構
化學組成
基本單位
雙螺旋結構
堿基互補配對原則

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