李某某DNA的结构教学设计

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第3章 基因的本质

第2节 DNA分子的结构

一、教学目的：

1、概述DNA分子结构的主要特点。

2、交流课题研究中搜集的分子结构模型建立过程的相关资料，体验建立DNA双螺旋结构模型的艰辛与曲折，体验科学家的奉献精神，形成勇于创新的科学态度与为科学献身的精神。

3、在尝试模拟制作基础上，结合资料分析DNA双螺旋结构模型的科学性，反思建模过程，体会建模的思想，提高建模能力。

二、教学重难点：

1、教学重点：

DNA的双螺旋结构及其特点的分析

2、教学难点：

制作DNA结构模型掌握DNA分子的双螺旋结构的特点

三
、板书设计：

第2节 DNA分子的结构

一、DNA双螺旋结构的构建

二、DNA分子的结构

二、DNA分子的特点

四、教学过程：

[导入] 请同学们和我一起看大屏幕：

课件展示：（凶杀案图片）

【教师讲述】这是一起凶杀案------

办案警察经过大量排查发现某人有重大作案嫌疑，但是他提供了不在案发现场的证据，案情变得扑朔迷离。

这时法医在现场找到了残留在被害人指甲中的一些皮肤组织。请思考，警察应该如何破案？

【学生回答】从皮肤细胞中提取DNA，与嫌疑人的DNA进行比对。利用DNA鉴定技术协助破案。

【教师讲述】对，DNA鉴定技术现在已经成为警察破案的得力助手。那么为什么DNA可以作为破案的依据呢？

这与DNA分子特殊的结构有关。这节课就让我们一起来学习《第2节 DNA分子的结构》（手势：提前写好的板书标题）。

首先，请同学们按照各小组分配到的展示任务讨论3分钟，为我们接下来的展示做好准备。

【学生讨论】学生起立讨论三分钟。

【教师板书】一、DNA双螺旋结构模型的构建

【教师讲述】

DNA分子的结构是怎样的呢？这一课题在人类探索生命奥秘的历程中具有着里程碑意义的价值。在上个世纪全世界各国科学家展开了探索DNA结构的竞赛。

大家知道是谁率先摘取了这一科学界的桂冠吗？

【学生回答】学生回答沃森和克里克。

【教师讲述】（课件展示沃森和克里克图片）对，是美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。他们成功构建了DNA分子的双螺旋结构模型。

下面，根据大家在自主课上的学习，让我们一起重温DNA双螺旋结构模型的构建历程。

1951年，沃森和克里克在剑桥大学相识，开始对DNA分子的结构进行探索。

首先，当时科学界对DNA的认识是DNA是以四种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。这四种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C四种碱基。

其次，威尔金斯和富兰克林提供了一张DNA衍射图谱。

沃森和克里克根据衍射图谱的相关数据，推算出DNA分子呈螺旋结构。于是，他们用脱氧核苷酸模型搭建出了很多种不同的双螺旋和三螺旋模型。在这些模型中，碱基位于螺旋的外部，骨架在内部。这些模型很快都被否定了。

很快他们又重新构建了一个新的双螺旋模型，在这个模型中，磷酸-脱氧核糖骨架在外部，碱基在内部，且相同碱基进行配对。但是有化学家指出，这种配对方式违背了化学规律。模型再次被否定！沃森和克里克的研究好像注定要失败。

后来，查某某提供了一个重要信息：DNA分子中碱基的数量存在着特定关系：即A总是T，G总是等于C。沃森和克里克又兴奋起来，他们将双螺旋中的A与T配对，G与C配对。

结果发现A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的直径和形状，这样组成的DNA分子具有稳定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系，同时能够解释DNA的复制。而且与DNA衍射图谱的相关数据相吻合。这说明，他们构建的DNA双螺旋结构模型是正确的。

这一模型的诞生，标志着生物学的历史开始从细胞阶段进入了分子阶段。正是由于这一划时代的贡献，沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得了1962
年度诺贝尔生理学或医学奖。

【教师提问】沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给与你哪些启示呢？

【学生回答】XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

【教师总结】（课件展示文字）

一、对所从事的研究充满兴趣和激情。

二、要善于利用他人的研究成果和经验。

三、要善于与他人交流和沟通。

四、研究小组成员在知识背景上最好是互补的。

希望同学们能够将他们这些好的做法和经验，应用到自己在今后的学习和研究中，取得属于你们的、可能会更大的成就！

【教师讲述】沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构是什么样的，它有什么主要特点呢？让我们一起进入下一环节——DNA分子的结构。

【教师板书】二、DNA分子的结构

【教师讲述】请第 小组的同学上台，结合课本49页图3-11，向同学们介绍DNA分子双螺旋结构的主要特点。

【教师准备】将课本图3-11在实物投影上打出。

【学生展示】学生结合图3-11和《知识导学3》进行介绍。

【教师评价】这位同学很准确地介绍了DNA分子双螺旋结构的特点。我们对DNA分子的结构也应该有了一定程度的了解。接下来，我们进行第三个环节——《制作模型》。

在这个环节中，首先我们要明确的是脱氧核苷酸的相关知识。请第 小组的同学上台，为我们展示《热身训练》中的相关问题。

【教师要求】请在黑板上画图完成热身训练1。

【学生展示】学生带学案上台，交给老师打到实物投影上后，开始进行展示。

在黑板上画出脱氧核苷酸结构模式图。

指出：脱氧核糖的正五边形中顶点代表的是氧原子，在右侧紧邻它的第一个顶点是1号碳原子，然后按顺时针方向依次是2号、3号、4号、5好碳原子。

脱氧核苷酸中，脱氧核糖的1号碳原子与碱基连接，5号碳原子与磷酸基团连接。

脱氧核苷酸按照所含碱基种类不同，可以分为四种类型，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸。

【教师评价、过渡】

这位同学很清晰地为我们展示了脱氧核苷酸的相关知识。为我们构建模型做好了知识准备。在我们的桌面上，我为每一个小组都准备了一个磷酸模型、一个脱氧核糖模型和一个碱基模型，请各小组同学团结协作，将它们连接起来，构建成一个脱氧核苷酸模型。

构建完成的小组请将模型粘贴到展板上。让我们比一比，那一个小组完成更好更快吧。现在开始！

【学生活动】制作好模型之后粘贴到展板上。

【教师引导】各小组的模型基本都以构建完成，现在大家来找找茬，看一看各小组制作的模型是否存在错误。如有，请指出来。并请出现错误的小组将模型改正过来。

【教师引导】为了节省时间，在他们改正错误的同时，请第 小组的同学上台，在展板上利用各小组刚构建的脱氧核苷酸模型构建一个DNA分子片段的平面结构模型。请全体同学仔细观察他们在构建的过程中是否存在问题。

（学生构建过程中）

【教师提示】

1.脱氧核苷酸连接成链状结构时，依靠什么化学键连接，模型中用什么表示？

2.两条脱氧核苷酸链的方向一样吗？请用展板上的组件标出两条链的3’端和5’端。

3.模型中不同的碱基有不同的形状，如何让它们配对组合？

（学生构建完成）

【教师提问】我们的模型是否正确？（如有，请发现问题的同学上台改正，如无，进入下一环节）有可能3’、5’端出现错误。

【教师引导】我们已经正确构建了DNA分子的平面结构模型，关于这个模型，我们还有很多问题需要继续深入探索。

下面，请第 小组的同学上台展示他们研究的《问题1》。

【教师评价】关于碱基互补配对原则，请同学们看大屏幕。（展示碱基结构和配对形成的氢键）

教师介绍：嘧啶分子有一个环状结构，嘌呤分子有两个环状结构。A-T之间有2个氢键相连， G-C之间有3个氢键相连。而且每个碱基对都有一个嘌呤和一个嘧啶。也就是一大一小两个分子。所以这两个碱基对的形状和直径是相同的。

学生展示的优点可能是：

1.语言表述准确；2.利用模型讲解到位；3.知识点分析的非常透彻；4.声音洪亮；5.引发同学们进行了更深入的思考。

现在请第 小组的同学上台展示他们研究的《问题2》。

【学生展示】

【教师评价】XXXXXXXXXXXXXXX

现在请第 小组的同学上台展示他们研究的《问题3》。

【学生展示】

【教师评价】XXXXXXXXXXXXXXX

现在请第 小组的同学上台展示他们研究的《问题4》。

【学生展示】

【教师评价】XXXXXXXXXXXXXXX

现在请第 小组的同学上台展示他们研究的《问题5》。

【学生展示】只要将DNA分子的平面结构模型象拧麻花那样旋转，就可以转变为立体结构模型，用纸条演示。

【教师评价】对，通过旋转就可以将DNA分子的平面结构模型转变为立体结构模型。拿出平面模型进行旋转演示，之后，拿出立体模型展示。

【教师引导】通过构建DNA分子的模型，我们对DNA分子的组成和结构有了比较全面的了解。在此基础上，我们请第 小组的同学为我们展示《思维升华1》对DNA分子的结构层次进行总结。

【学生展示】

组成元素：C、H、O、N、P

↓

组成成分：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

↓

基本单位：脱氧核苷酸(4种)

↓

DNA单某某：脱氧核苷酸链

↓

DNA平面结构：两条脱氧核苷酸链反相平行

↓

DNA立体结构：双螺旋结构

【教师引导】通过这位同学的总结，我们对DNA分子的理解更加清晰了。

DNA分子作为遗传物质，有它许多特有的性质，比如稳定性、多样性、特异性等等。请下一小组的同学结合DNA分子的模型，从结构上为我们分析DNA分子具有这些特性的原因。

【学生展示】

（1）稳定性：DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的。

原因：①内侧通过氢键形成碱基对

②反向平行的双链结构，磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。

（2）多样性：DNA分子只含有4种脱氧核苷酸，它是如何能够储存足够的遗传信息的？

一个具有n个碱基对的DNA分子所携带的遗传信息可能有 4n 种，即DNA分子中

碱基对的排列顺序可以千变万化，DNA的种类是多种多样的。

（3）特异性：不同DNA分子碱基对的排列顺序不同，所以大多数生物个体的DNA分子都是独一无二的。

【教师评价】这位同学的展示是我们进一步理解了DNA分子的稳定性、多样性和特异性。的原因，对DNA分子的结构也有了更进一步的理解。正是因为DNA分子拥有这样独特的结构，它才成为了地球上绝大多数生物的遗传物质。

让我们通过练习3再次复习所学知识。

（习题灵活掌握时间）

【教师总结】

这节课我们共同探究了DNA分子的组成和结构，并通过同学们亲手构建DN
A双螺旋结构模型，体验了科学家们研究DNA分子结构的艰辛。通过学习，同学们还了解了构建结构模型的科研方法，体会了建模的思想，提高了建模能力，相信这对于同学们以后的学习，以及将来的研究工作具有非常重要的作用。

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