人教版高中生物必修2第3章第2节DNA分子的结构教案.pdf

2019-2020 年高中生物DNA 分子的结构教案10 新人教版必修2 一、教学目标 1.知识方面 识记构成DNA 分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类。DNA 分子的平面结构和空间结构。碱基互补配对原则。2.情感态度与价值观方面 认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程 3.能力方面 制作DNA 双螺旋结构模型。就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟模型方法在这些研究中的应用。二、教学重点和难点 1.教学重点：制作DNA 分子双螺旋结构模型。2.教学难点：DNA 分子结构的主要特点 三、教学方法：讨论法、演示法 四、教学课时：2 五、教学过程 教学内容 教师组织和引导 学生活动 教学意图 问题探讨 引导学生思考讨论回答，老师提示。思考讨论回答 收集资料的能力。一、DNA双螺旋结构模型的构建成 旁栏思考题目 引导学生阅读课文P47 49。提示1.（1）当时科学界已经发现的证据有：组成N分子的单位是脱氧核苷酸；N分子是由含4 种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的的射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950 年），即按照射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，阅读思考 完成旁栏思考题目和 培养学生的自学能力与自我探究能力。“思考与讨论”用自制的硬纸板构建N结构模型；（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量这一碱基之间的数量关系。2.沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A 与 A、T 与 T 配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量。于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让 A 与 T 配对，G 与 C 配对，最终，构建出了正确的DNA 模型。提示1.略。2.主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及的方法主要有：X 射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模型的方法等。现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。3.要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。思考与讨论 思考、讨论和合作能力 二、DNA分子的结构 出示DNA 模型，学生阅书第50 页，指着模型进解说过归纳，结构的主要特点是：两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（简要解释“反向”，一条链是5 3，另一条链是3 5，不宜过深）。阅读理解记住 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA 分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过氢键（教师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A T、G C（A 一定与T 配对，G 一定与C 配对）。可见，DNA 一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则）。教师设问，学生思考后，由教师回答：设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而 DNA 分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。设问二：为什么只能是A T、G C，不能是A C，G T 呢？这是由于A 与 T 通过两个氢键相连，G 与 C 通过三个氢键相连，这样使DNA 的结构更加稳定，所以，A 与 T 或G 与 C 的摩尔数比例均为1：1。某生物细胞DNA 分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18，那么鸟嘌呤的分子数占（）A 9 B 18 C 32%D 36 答案：C 学生训练 拓展学生思维，更好理解新知识 应试能力 3.DNA 的特性 师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。稳定性：DNA 分子两条长链上的脱氧核糖与Pi 交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DAN 分子的稳定性。多样性：DNA 分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。如一个最短的 DNA 分子大约有4000 个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有 种。实际上构成DNA 分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA听讲配合老师回答 知识拓展 分子的多样性。特异性：每个特定的DNA 分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA 分子自身严格的特异性。小结 本节课我们学习了DNA 的化学组成，DNA 的立体结构和 DNA 的特性。组成DNA 的碱基共有A、T、G、C 四种，构成DNA 的基本单位也有4 种。每个DNA 分子由二条多脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构，两条链上的碱基按照碱基互补配对原则，即A T、G C，通过氢键连接成碱基对。DNA 分子具有稳定性、多样性和特异性。多样性产生的原因主要是碱基对的排列顺序千变万化，4 种脱氧核苷酸排列的特定顺序，包括特定的遗传信息。每个DNA 分子能够贮存大量的遗传信息。小结 培养学生的总结能力 模型构建 制作 DNA双螺旋结构模型 让学生做P50模型构建 制作DNA 双螺旋结构模型，实验的材料及一些基本步骤可在上课前准备好，教师示范。提示1.DNA 虽然只含有4 种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对千变万化的排列顺序使 DNA 储存了大量的遗传信息。2.（1）靠 DNA 分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2）在DNA 双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力（该点可不作为对学生的要求，教师可进行补充说明）。阅读思考 动手动脑 巩固知识加深理解 2019-2020 年高中生物DNA 分子的结构教案11 新人教版必修2 教学目的 1.理解DNA 分子的结构特点。2.理解DNA 分子复制的过程和意义。3.通过学习DNA 分子的结构，培养学生的空间想象能力。4.通过制作DNA 双螺旋结构模型，培养学生的创新能力和动手操作能力。5通过“设同议论补充结论”的教学模式，充分发挥学生的主体作用。教学重点 DNA 分子的结构和复制。教学难点 DNA 分子的结构特点和DNA 分子的复制过程。教学用具 1.DNA 双螺旋结构模型。2.DNA 分子复制过程图解。3.自制的幻灯胶片。教学方法 探究与讲述相结合。教材分析 本节内容用两课时。第一课时讲DNA 分子的结构，第二课时讲DNA 分子的复制。利用两课时之间的课余时间让学生自制DNA 双螺旋结构模型。为了能使学生制作成功，在第一课时多用些时间，适当补充些有关DNA 的生化知识，让学生很好地掌握DNA“双链、螺旋，平行，反向，配对”的空间结构，为第二节DNA 分子的复制的学习打下基础。板 书 教学过程 二、DNA 分子的结构和复制 核苷酸 含 N 碱基（CHON）戊糖（C、H、0）磷酸（H、0、P）（一）DNA 分子的结构 1构成DNA 分子的基本单元脱氧核糖核酸 2脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起形成多第一课时 引言：我们已经学习了DNA 是主要的遗传物质及DNA 作为遗传物质的证据。同学们已经知道：DNA 在生物传种接代、生命延续中的重要作用。不知有没有想过：提问：为什么DNA 在生命活动中的作用如此重要？（生甲：与DNA 结构严谨有关；生乙：与DNA 可以复制有关。）教师小结：同学们回答得很好！DNA 能在遗传中起重要作用与它的结构和功能特点有密切的关系。那么，DNA 结构如何？怎样进行复制呢？在学习之前，我们还是来回忆一下“生命的物质基础”中的有关知识。提问：核酸有几种？回答：核酸有两种：核糖核酸RNA 和脱氧核糖核酸DNA。提问：核酸是由哪些元素组成的？回答：核酸是由C、H、0、N、P 五种元素组成的。提问：构成核酸的基本单位是什么？回答：是核苷酸。讲述：核苷酸有两大类：一类是构成RNA 的基本单位：核核苷酸；另一类是构成DNA 的基本单位：脱氧核糖核苷酸。核苷酸链 A-脱氧核糖-磷酸 T-脱氧核糖-磷酸 C-脱氧核糖-磷酸 G-脱氧核糖-磷酸 磷|脱A 磷 脱T 磷 脱C 磷 脱G 3.DNA 分子由两条平行且反向的多核苷酸链构成 A 十 G T 十 C 提问：在粗提取DNA 的实验中，DNA 哪一个重要特性是在实验中应引起注意的？（回答：极易吸附于玻璃上因而不能用玻璃试管。）提问：RNA 与 DNA 有何区别？（学生讨论：略）教师小结：出示幻灯片，附表于后。讲述：1953 年英国科学家克里克和美国科学家沃森共同提出了DNA 的双螺旋结构。1.构成DNA 分子的基本单位脱氧核糖核苷酸。（出示幻灯片）讲述：戊糖的第二号碳原子脱去了一个氧原子，故为脱氧核糖；含N 碱基与脱氧核糖的第一号碳原子间脱去一个水分子连在一起构成一分子核苷；磷酸分子与脱氧核糖的第五号碳原子间脱去一个水分子连在一起构成一分子脱氧核糖核苷酸；构成脱氧核苷酸的含N 碱基共有4 种：嘌呤：腺嘌呤A、鸟嘌呤G；嘧啶：胞嘧啶C、胸腺嘧啶T。由此：四种含N 碱基分别构成了四种脱氧核苷酸：腺嘌呤（A）脱氧核苷酸。鸟嘌呤（G）脱氧核苷酸。胞嘧啶（C）脱氧核苷酸、胸腺嘧啶（T）脱氧核苷酸。2脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起成为多核苷酸链。（出示幻灯片）讲述：上一分子脱氧核苷酸的第3 号碳原子脱去（-OH），下一分子脱氧核苷酸的磷酸分子脱去（-H），这样脱去一分子水使两个脱氧核苷酸连在一起。多个脱氧核苷酸通过脱水缩合便形成了脱氧核苷酸链（多核苷酸链）：外侧链“磷酸脱氧核糖”交替排列，含N 碱基连在链的脱氧核糖上。3.DNA 分子是由两条平行且反向的多核苷酸链构成。讲述：在双核苷酸链的外侧骨架一条为：磷脱磷脱；另一条为：脱磷脱磷；两条链上的脱氧核苷酸数目相等，4.DNA 分子的立体结构是规则的双螺旋结构 脱氧核苷酸的排列顺序千变万化（多样性）双链平行且反向 碱基互补配对（特异性）双链螺旋结构 极性反向平行 碱基互补配对 排列顺序无穷（二）制作DNA 双螺旋结构模型 存在问题：1.碱基间距不一 2.双键不平行 3.外侧链不反向 4.螺旋周期不足或多于 10个核苷酸 应该注意：1.选材适宜 2.嘌呤碱基AG 和嘧啶碱基CT 的区别。3.外侧脱磷脱磷链的平行和反向。4.螺旋周期。5.氢键的连接。长度一样，排列反向；内部的碱基间严格遵循碱基互补配对原则：一条链上有碱基A，另一条链必有碱基T 与其配对，一条链上有碱基C，另一条链上必有碱基G 与其配对；碱基间通过氢键连在一起：A 与 T 有两个氢键，G 与 C 有三个氢键。由此，在双链DNA 分子中：嘧啶碱基的总数与嘌呤碱基的总数相等。A G C T。这可作为判断单、双链DNA 的唯一依据。但不同生物的DNA 分子中AT 对和GC 对的比例不同：（A T）（G C）a(不同生物a 值不同）。4.DNA 分子的立体结构是规则的双螺旋结构。（出示DNA 双螺旋结构模型）讲述：在 DNA 分子的双链螺旋结构中：共有四种碱基对：AT 对、TA 对、GC 对、CG 对。每螺旋一周一条链由10 个脱氧核苷酸构成，也就是有10 对碱基可螺旋为一周，这样的螺旋结构对链上的脱氧核苷酸顺序无任何限制。因此，DNA 分子中的脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。从四种碱基中任选三种在一条链上作全排列的形式就有43 64 种。假设一条链上有4000 个碱基，按全排列的公式推算则有多少种排列顺序呢？（让学生通过对数计算可以得出44000=102408 种）这样千变万化的顺序决定了生物界的多样性。人类中找不到两个人的指纹完全相同就在于此。但是，每一DNA 都有其特异的脱氧核苷酸的排列顺序。由此，我们完全可以通过对DNA中脱氧核苷酸序列的测定建立人的DNA 档案，鉴别人的血缘关系，为刑事案的侦破提供可靠依据，是人类基因组计划研究的重要组成部分。由上1、2、3、4 可知：DNA 的结构为：（见板书）这样严谨的结构，使DNA 分子的结构具有相对的稳定性，从而使生命能种族延续、代代相传遗传。二、制作DNA 双螺旋结构模型 （让学生结合上课时及教材上所讲有关DNA 结构的内容，自己动手制作DNA 双螺旋结构模型，进一步加深对DNA 分子结构特点的理解，选择适当的材料，利用课余时间，每四人分成二组进行制作。）（经收回后检查，有些小组制作效果不太好，存在下列问题 1.碱基间距不一 2.双链不平行 3.没有体现出“反向”。4.每螺旋一周不足10 个脱氧核苷酸或多于10 个。但在选材上，同学们费了心思：有硬纸片，有玉米杆，有橡皮泥，还有用泥土捏制等。）（各小组就制作过程进行充分讨论，略。）教师小结：同学们讨论的很好，在制作时应该：1选材要适当，易取，易制为好。2把嘌呤和嘧啶两类碱基从形状上区别开。3外侧骨架“脱磷脱磷”链的平行和反向。4螺旋一周必须为10 个核苷酸。5氢键数目：AT 对两个，CG 对三个。制作不好的各小组的同学，下课以后，不妨重新制作。能制 好吗？生：能！师：好！我和同学们一起等你们满意而归。提问：在制过程中，有没有同学想到DNA 是左旋，还是右旋呢？生：这个没想过，我们认为是左旋。师：好！DNA 到底是左旋，还是右旋，我在这里就不详述了，等同学们上了大学后再学习。