dna分子的結構教學設計

1、<p>　　DNA分子的結構教學設計 </p><p>　　設計本節(jié)課，我改變教材中對DNA結構介紹的順序，教材中是先介紹科學史中的研究成果，然后學生進行實驗，理解DNA的結構，我認為這樣容易造成科學知識和科學實驗的割裂，使學生產(chǎn)生科學知識比較枯燥，實驗只是對知識的驗證的錯誤認識。事實上，實驗是產(chǎn)生科學知識的源泉，因此，我把該實驗分解，并通過讓學生通過跟隨科學家的研究歷程制作DNA的結構模型，在學生的探

2、究中發(fā)現(xiàn)科學家們曾遇到的問題，并積極思考如何解決問題，這樣通過實驗不僅促進對DNA結構的知識的學習和深入理解；同時能夠?qū)W習到科學家善于捕獲分析信息和嚴謹?shù)乃季S品質(zhì)及持之以恒的科研精神。在探究中學生也能準確地分析出現(xiàn)的問題并積極地涉及解決問題的辦法，并且有許多同學的想法與科學家的想法不謀而合，這樣縮短了科學研究與高中生之間的距離，借此激勵學生勇敢的走上科學研究之路。</p><p>　　因此在教學中我覺得把DNA結

3、構模型的制作的實驗分解后，對學生理解脫氧核苷酸的結構和DNA的結構非常有益。學生在實踐中能準確理解脫氧核苷酸是如何構成DNA雙螺旋結構的，而且其中的堿基互補配對的原則，和數(shù)量關系以及DNA的排序等教學難點也能輕松的突破。</p><p>　　課前準備：實驗器材DNA分子模型，教學課件</p><p><b>　　教學過程：</b></p><p&g

4、t;<b>　　一、DNA的研究</b></p><p>　　教師：1869年德國生物化學家米歇爾最早發(fā)現(xiàn)DNA這種化合物的存在。在之后的近一個世紀里，許多科學家進行了大量的研究和探討，分析DNA的化學結構和組成，并努力探索這蘊涵生命奧秘的物質(zhì)的結構，希望揭開DNA結構的神秘面紗。</p><p>　　請學生出示收集到的資料：1944年，發(fā)現(xiàn)的DNA（脫氧核糖核酸）可

5、能攜帶遺傳信息。1953年英國科學家沃森和克里克推斷出DNA的雙螺旋結構模型。</p><p>　　二、跟隨科學家研究足跡，認識DNA的結構</p><p>　　教師：在沃森和克里克之前，人們已經(jīng)認識了DNA的化學成分是由脫氧核苷酸組成，每分子的脫氧核苷酸又是由三個分子組成。</p><p>　　學生：是由一分子脫氧核糖、一分子含氮的堿基和一分子磷酸基組成。<

6、/p><p>　　教師：看課件學習三個分子的化學結構，重點理解它們是如何形成脫氧核苷酸的。</p><p>　　脫氧核苷酸間通過脫水縮合連在一起成為多核苷酸鏈。</p><p>　　教師：人們雖然已經(jīng)知了DNA的化學成分，但是脫氧核糖、磷酸和四種堿基是如何組成多核苷酸鏈的，卻一直未達成一致的意見。</p><p>　　學生活動：我們先試著把自己制

7、作的四個脫氧核苷酸連成長鏈，找?guī)讉€同學說明他的四個核苷酸是怎樣排序的，并提示同學思考。</p><p>　　你手邊的四個四種核苷酸能排成多少種順序？如果有足夠的四種核苷酸仍舊排成4個核苷酸構成的鏈，排列方式應有多少種？如果用足夠的四種脫氧核苷酸連成一條由4 000個脫氧核苷酸形成的一條脫氧核苷酸長鏈，那么，能形成多少種排序不同的脫氧核苷酸長鏈呢？</p><p>　　教師：這樣可以蘊藏無窮

8、信息的脫氧核苷酸長鏈到底是怎樣組成DNA分子的呢？近百年來科學家沒有找到能被人們公認的答案，當時有的知名科學家曾提出DNA的三鏈、四鏈模型，沃森和克里克也曾試圖著做了三鏈結構，但都被科學界否定了。</p><p>　　直到富蘭克林拍攝了一張DNA纖維B型照片，當沃森看到這張片子時激動得話也說不出來了，他的心怦怦直跳，因為從這張片子上完全可以斷定DNA的結構是一個螺旋體。當沃森騎著自行車回到學校，進門的時候，他已打

9、定了主意要親自制作一個DNA雙鏈模型。沃森認為，自然界中的事物，如機體內(nèi)部的各種器官和細胞內(nèi)的染色體都是成雙成對的，DNA分子可能是一種雙鏈結構。他的這種想法得到了克里克認可。于是他們兩人便想盡辦法用紙和鐵絲制作模型。</p><p>　　教師：許多現(xiàn)代化的建筑為了節(jié)省空間都有一個螺旋形的樓梯。樓梯的支撐能否看作脫氧核糖和磷酸形成的鏈，即糖—磷酸—糖—磷酸—糖—磷酸……好像一節(jié)一節(jié)的鏈一樣。我們不妨大膽想象一下，

10、怎樣搭建這個雙鏈DNA模型呢？</p><p>　　學生動手并討論：我們兩個人一組把你們的兩段DNA鏈連成雙鏈。同學們馬上發(fā)現(xiàn)提出異議，在大多數(shù)同學之間的兩條鏈無法連成合理的穩(wěn)定的結構。</p><p>　　教師：在制作模型的過程中，沃森和克里克當時也遇到同樣的問題，他們無法把堿基放到模型中他們?nèi)我膺x擇的位置上，這些堿基不得不用一種特殊的方式連在一起。每一個梯級必須由兩個堿基組成。問題在于

11、嘌呤是長的，而嘧啶是短的。如果把這兩個“長”的連接起來，那么做出來的梯級就太寬，不適合這個樓梯扶手的兩個鏈之間的空間。在另一頭，如果把兩個“短”的連接在一起，其結果是梯級又太狹窄，同樣無法布滿兩個扶手之間的空間?？墒翘烊恍纬傻慕Y構總是十分合理而完善的。</p><p>　　學生朗讀教材內(nèi)容：1952年春天，奧地利的著名生物化學家查哥夫訪問了劍橋大學，沃森和克里克從他那里得到了一個重要的信息：A的量等于T的量，G的

12、量等于C的量。于是沃森和克里克又興奮起來，讓A（“長”的）必須和T（“短”的）連接，G（“長”的）必須和C（“短”的）連接，這樣便能做成一個結構很牢固很平衡的螺旋體。內(nèi)部的堿基間嚴格遵循堿基互補配對原則：一條鏈上有堿基A，另一條鏈必有堿基T與其配對，一條鏈上有堿基C，另一條鏈上必有堿基G與其配對；堿基間通過氫鍵連在一起。之后的研究中我們了解到A與T有兩個氫鍵，G與C有三個氫鍵。</p><p>　　學生活動：下面

13、我們八人一組，要求一些組之間互換一些種類脫氧核苷酸對，然后把你們的核苷酸重新按著堿基互補配對的原則組合在一起形成雙鏈，制作成DNA的平面結構。</p><p>　　展示一下各組制作的DNA平面結構，檢查有無連接錯誤并給與正確的評價。</p><p>　　教師：在制作過程中同學們有沒有發(fā)現(xiàn)堿基數(shù)量或脫氧核苷酸的數(shù)量有什么規(guī)律？</p><p>　　學生思考后作答：在雙

14、鏈DNA分子中，因為堿基互補配對，有A=T，C=G；同時使嘧啶堿基的總數(shù)與嘌呤堿基的總數(shù)相等即A＋G＝C＋T。這可作為判斷單、雙鏈DNA的基本依據(jù)。</p><p>　　教師：我們每組計算本組制作的DNA分子片段的（A＋T）／（G＋C）的比值是多少，比較不同小組該比值，不同小組所得的DNA中的該比值有差異。由此我們可以得出什么結論呢？</p><p>　　學生總結：不同的DNA分子中AT對

15、和GC對的比例不同。</p><p>　　教師：如果某段DNA分子由4 000個脫氧核苷酸對組成，其DNA分子的排列順序有多少種？</p><p>　　學生總結：44000種 （有學生會問）為什么不是48000種？</p><p>　　學生總結：因為堿基互補配對，所以一條鏈的堿基排序決定另一條鏈的排序，因而只要計算其中一側鏈的種類即可。</p><

16、;p>　　三、建立DNA的空間模型</p><p>　　教師：我們知道化學原子的化學建是向空間延展的，不是平面的。那么DNA的空間結構是什么樣的呢？沃森和克里克在將DNA模型與拍攝的X射線照片比較時，發(fā)現(xiàn)兩者完全相符。</p><p>　　教師：下面我們用我們制作的DNA分子的平面結構，表現(xiàn)一下DNA分子的立體結構是有規(guī)則的雙螺旋結構。（出示課件中DNA雙螺旋立體結構結構模型）<

17、;/p><p>　　學生總結：請同學概括DNA雙螺旋結構的特點：外側是磷酸和脫氧核糖交替排列，內(nèi)部是以堿基互補配對原則形成的堿基對。</p><p>　　老師補充：在DNA分子的雙鏈螺旋結構中：①共有四種堿基對：AT對、TA對、GC對、CG對。②一般DNA每螺旋一周要繞過10對堿基，在一對脫氧核苷酸之間的長度為2 nm，相鄰兩對堿基之間的距離為0.34 nm，一個螺旋為3.4 nm。這些都體現(xiàn)