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2019-2020年高中生物 DNA分子的結(jié)構(gòu) 第2課時(shí)示范教案 新人教版 ●教學(xué)過程 ［課前準(zhǔn)備］ 教師準(zhǔn)備制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)材料；學(xué)生預(yù)習(xí)模型建構(gòu)的原理及方法。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 已經(jīng)知道DNA是主要的遺傳物質(zhì)，它能使親代的性狀在子代表現(xiàn)出來。那么，DNA為什么能起遺傳作用呢？它有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能使其表現(xiàn)出這樣的作用？ ［師生互動(dòng)］ 1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，為合理地解釋遺傳物質(zhì)的各種功能奠定了基礎(chǔ)。為了理解DNA的結(jié)構(gòu)，先來學(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成。 （1）DNA的化學(xué)組成 問：組成DNA的基本單位是什么？這樣的共識(shí)在雙螺旋結(jié)構(gòu)建立以前有的還是建立之后才有的？ 答：組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，它由一個(gè)脫氧核糖、一個(gè)磷酸和一個(gè)含氮堿基組成。這樣的共識(shí)在1950年前后就有了，所以是在雙螺旋結(jié)構(gòu)建立之前就有的。 問：每個(gè)基本單位由哪三部分組成？ 答:每個(gè)脫氧核苷酸由一分子脫氧核糖、一分子含氮堿基和一分子磷酸組成。 問：組成DNA的堿基有哪幾種？脫氧核苷酸呢？DNA的每一條鏈?zhǔn)侨绾谓M成的？ 答：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。 觀察模型，分析問題： 問：DNA分子是這幾種脫氧核苷酸連接在一起就可以了嗎？ 答：不可以。DNA分子具有特定的空間結(jié)構(gòu)。 問：是由幾條鏈構(gòu)成的？ 答：由兩條鏈構(gòu)成。且這兩條長(zhǎng)鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 問：每條鏈的連接有什么特點(diǎn)？ 答：脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在DNA分子的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。 問：兩條鏈之間的連接方式是怎樣的？ 答：兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：A—T、G—C（A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)）。 問：如果知道一條鏈上堿基的排列順序，能不能判斷出整條DNA的堿基順序？ 答：DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了。同樣也就是知道整條DNA的堿基順序。 學(xué)生動(dòng)手： 為鞏固DNA立體結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)，加深對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解，此時(shí)應(yīng)讓學(xué)生做模型建構(gòu)。 一、實(shí)驗(yàn)原理 DNA分子具有特殊空間結(jié)構(gòu)——規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是： 1.DNA分子由兩條反向平行的脫氧核酸長(zhǎng)鏈盤旋而成，每條長(zhǎng)鏈?zhǔn)怯擅撗鹾颂桥c磷酸交替連接形成，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架； 2.DNA分子兩條鏈上堿基以氫鍵連接成對(duì)，堿基對(duì)位于螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，每螺距有10對(duì)堿基。 二、目的要求 1.通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的精神。 2.通過集體創(chuàng)作DNA分子模型，能使學(xué)生體會(huì)到成功的喜悅，培養(yǎng)學(xué)生克服困難的勇氣。 三、制作過程 1.材料準(zhǔn)備（教師組織學(xué)生課前完成） 每小組準(zhǔn)備硬塑方框2個(gè)（長(zhǎng)約10 cm），細(xì)鐵絲2根（長(zhǎng)約0.5 m），球形塑料片（代表磷酸）若干，雙層五邊形塑料片（代表脫氧核糖）若干，4種不同顏色的長(zhǎng)方形塑料片（代表4種不同堿基）若干，粗鐵絲2根（長(zhǎng)約10 cm），訂書釘。 熟悉制作DNA分子模型用的各種零件所代表的物質(zhì)。其中： 球形塑料片——代表磷酸； 雙層五邊形塑料片——代表脫氧核糖； 4種不同顏色的長(zhǎng)方形塑料片——代表4種不同堿基。 2.具體制作過程 教師板書制作模型順序： 制作脫氧核苷酸模型→制作多核苷酸長(zhǎng)鏈模型→制作DNA分子平面結(jié)構(gòu)模型→制作DNA分子的立體結(jié)構(gòu)（雙螺旋結(jié)構(gòu)）。 指導(dǎo)學(xué)生制作： 從基本組成物質(zhì)磷酸、脫氧核糖、含氮堿基的代表物開始，通過訂書針連接成“基本單位——脫氧核苷酸”模型，然后把脫氧核苷酸模型按一定的堿基順序依次穿在鐵絲上構(gòu)成一條DNA鏈，同樣方法制作另一條，再按堿基互補(bǔ)配對(duì)方式用訂書針連成兩條鏈，將連好的兩條鏈固定在硬塑方框上，最后旋轉(zhuǎn)。 3.實(shí)驗(yàn)效果檢查與評(píng)定 由每小組選一個(gè)代表介紹本小組的作品并說明DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （1）DNA分子是由兩條鏈組成的，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）DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)。并且堿基配對(duì)有一定規(guī)律：A（腺嘌呤）一定與T（胸腺嘧啶）配對(duì)；G（鳥嘌呤）一定與C（胞嘧啶）配對(duì)。 老師與其他同學(xué)給予評(píng)價(jià)。 參考評(píng)選條件： 1.科學(xué)性 能夠體現(xiàn)DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。包括DNA分子各個(gè)組件的比例是否科學(xué)，能否體現(xiàn)出堿基配對(duì)的情況，能否靈活轉(zhuǎn)動(dòng)成雙螺旋，以及每個(gè)螺旋中的堿基數(shù)目是否正確等等。 2.藝術(shù)性 要美觀大方。 3.實(shí)用性 便于拆卸，便于保存，能夠反復(fù)使用。 4.超前性 利用該模型還可以作為DNA分子復(fù)制的適宜模型。 ［教師精講］ （1）DNA分子是由兩條平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成的；（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)；（3）堿基排列在內(nèi)側(cè)，兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接起來，形成堿基對(duì)， A與T之間以雙鍵相連，C與G之間以三鍵相連。這些連接特點(diǎn)使得DNA在結(jié)構(gòu)上具有以下的特點(diǎn)：（1）穩(wěn)定性（從兩個(gè)角度看它的相對(duì)穩(wěn)定性：①DNA都是由磷酸連接著脫氧核糖；②堿基互補(bǔ)配對(duì)）；多樣性（DNA分子的多樣性由DNA上的堿基對(duì)的排列順序及DNA本身的空間結(jié)構(gòu)所決定）；特異性（對(duì)所有的DNA分子來說表現(xiàn)為多樣性，但對(duì)每一種DNA分子來說，有其特定的脫氧核苷酸排列順序，從而顯示出單個(gè)的獨(dú)特性）。 ［評(píng)價(jià)反饋］ 1.某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18％，那么鳥嘌呤的分子數(shù)占 A.9％ B.18％ C.32% D.36％ 解析：腺嘌呤占18%，那么胸腺嘧啶也占18%，鳥嘌呤和胞嘧啶共占有100%－218%=64%，且兩者含量相等，所以各占32%。 答案：C 2.根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在A≠G時(shí)，雙鏈DNA分子中，下列四個(gè)式子中正確的是 A.≠1 B. =1 C.=1 D. =1 解析：DNA中，A=T，G=C，所以A+G=T+C。 答案：B 3.分析一個(gè)DNA分子時(shí)，其一條鏈上=0.4，那么它的另一條鏈和整個(gè)DNA分子中的比例分別是 A.0.4和0.6 B.2.5和0.4 C.0.6和1.0 D.2.5和1.0 解析：一條鏈上A的個(gè)數(shù)等于對(duì)應(yīng)鏈上的T的個(gè)數(shù)，一條鏈上G的個(gè)數(shù)等于對(duì)應(yīng)鏈上C的個(gè)數(shù)，所以一條鏈＝0.4時(shí)，對(duì)應(yīng)鏈上的關(guān)系為該鏈的比值的倒數(shù)，即2.5。整條鏈上A+C=T+G，所以它的比值為1。 答案：D 4.下列不是DNA結(jié)構(gòu)特征的是 A. DNA雙鏈極性反向平行 B.堿基按嘌呤與嘧啶，嘧啶與嘌呤互補(bǔ)配對(duì) C. DNA分子排列中，兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與磷酸排列千變?nèi)f化 D. DNA螺旋沿中心軸旋移 解析：DNA兩條鏈上脫氧核糖與磷酸的排列是交替排列、固定不變的。 答案：C 5.若DNA分子中一條鏈的堿基物質(zhì)的量比為A︰C︰G︰T＝1︰1.5︰2︰2.5，則其互補(bǔ)鏈中嘌呤堿基與嘧啶堿基的物質(zhì)的量比為 A.5︰4 B.4︰3 C.3︰2 D.5︰2 解析：一條鏈的A︰C︰G︰T＝1︰1.5︰2︰2.5，則對(duì)應(yīng)鏈上嘌呤數(shù)為C+T=4，對(duì)應(yīng)鏈上嘧啶數(shù)為A+G=3，所以比值為4︰3。 答案：B 6.關(guān)于DNA的描述錯(cuò)誤的是 A.兩條鏈?zhǔn)瞧叫信帕械? B.DNA雙鏈的互補(bǔ)堿基對(duì)之間以氫鍵相連 C.每一個(gè)DNA分子由一條多核苷酸鏈纏繞形成 D.兩條鏈的堿基以嚴(yán)格的互補(bǔ)關(guān)系配對(duì) 解析：每一個(gè)DNA分子是由兩條鏈按雙螺旋方式盤旋而成的，而不是一條鏈纏繞而成。 答案：C ［課堂小結(jié)］ 這節(jié)課在學(xué)習(xí)DNA結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上來制作它的模型。 從知識(shí)結(jié)構(gòu)角度來說，一要加深對(duì)DNA分子化學(xué)組成的理解，二要掌握DNA分子結(jié)構(gòu)的立體構(gòu)型及特點(diǎn)。 從實(shí)驗(yàn)過程角度來說，一要理解各組成物質(zhì)如何形成脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈；二要理解掌握堿基互補(bǔ)配對(duì)原則如何進(jìn)行；三要掌握一種常見的科學(xué)研究方法——模型建構(gòu)法。 ［布置作業(yè)］ P51一、基礎(chǔ)題1；二、拓展題。 ［課后拓展］ 查資料找答案： 1.堿基配對(duì)時(shí)，為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對(duì)呢？ 這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物（畫出雙環(huán)），占有空間大；嘧啶堿是單環(huán)化合物（畫出單環(huán)），占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的，只有雙環(huán)化合物和單環(huán)化合物配對(duì)才合適。 2.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(gè)氫鍵相連，G與C通過三個(gè)氫鍵相連，這樣使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，所以，A與T或G與C的物質(zhì)的量比例均為1∶1。 ●板書設(shè)計(jì) 2.DNA分子的結(jié)構(gòu) （1）化學(xué)組成 （2）基本單位 ①兩鏈反向平行盤旋 （3）雙螺旋結(jié)構(gòu) ②脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架 ③堿基排列在內(nèi)側(cè)，兩條鏈上堿基通過氫鍵相連 4.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則