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1、常州市电教评优课 二等奖 DNA的结构 江苏省前黄高级中学生物组 吴君民 一、教学目标： 认知目标：1、了解DNA结构的发现过程和组成DNA的必要元素；2、理解DNA双螺旋的空间结构；3、掌握碱基互补配对原则，能够用相应的公式解题；4、理解DNA的结构特点。 情感目标：培养学生热爱科学的精神、学习的竞争和协作精神。 技能目标：培养学生观察能力，分析问题、综合问题的能力和创造性思维能力。二、教学方法： 讲授法、讨论法和提问反馈法、练习法三、学习方法： 观察法、回忆法、讨论法和比较法四、教学手段： 多媒体教学（重点展示DNA的结构、配对方式和多样性）五、教学过程： (一)、复习提问：放一段有关“遗
2、传”的录像，提示学生注意这一段录像反映了什么现象？（由学生说出遗传）再问，生物为什么能够进行遗传？（因为具有遗传物质核酸）主要的遗传物质是什么？也就是说绝大多数的生物是以什么作为遗传物质的？（引出DNA）DNA为什么能够行使这样的功能呢？我们知道结构与功能是相适应的，要行使这样的功能就必须具备一定的独特的结构，那么，DNA具备怎样的结构才能行使这样的功能呢？（引入课题DNA的结构） （二）、出示目标：（见上“一、教学目标”） （三）、发现简史：那么，DNA的结构究竟是什么样子呢？它又是怎样被发现的呢？（引出DNA结构的发现史）1950年夏天，美国人沃森获得了博士学位。此时的生物学界正在进行一种
3、叫双结构螺旋研究竞赛。结晶学研究的权威富兰克林已成功推出DNA分子有多股链，呈螺旋状。对DNA一无所知的沃森，在丹麦皇家学会听完劳伦斯布拉格关于DNA的演讲后，决定研究DNA的三维模型结构。真有些初生牛犊不怕虎的气魄。当时他的同学斯腾特认为他疯了。 沃森进入英国剑桥大学卡文迪许实验室后，认识了英国学者克里克，他们很快发现彼此都对DNA的分子结构极感兴趣，便决定合作研究。他们提出：生命分子的三维结构是由线性密码中所蕴含的信息所决定。然而，他们的研究招来实验室方面的非议：DNA的X射线衍射图提供者威尔金斯对他们的研究也不热心。几起几落的遭遇，使克里克心灰意冷。而沃森没有动摇，他坚信DNA是所有分子
4、中最重要的王牌，是万木之本，是打开生命之门的钥匙。他和克里克一起，采用物理，化学的科学原理与方法，来揭示DNA结构的奥妙。最后，他们提出的DNA双螺旋模型认为，必须由两股核苷酸碱基的任意排列顺序，来决定高度有序的DNA三维结构。这是一个成功的模型，它由两条右旋但反向的链绕同一个轴盘旋而成，活像一个螺旋形的梯子，生命的遗传密码就刻在梯子的横档上。 1962年的诺贝尔医学生物学奖授予了沃森和克里克建立的DNA模型，能获得如此高的荣誉，说明它的作用是巨大的，影响是深远的。 沃森们的模型，引发了一门称为“分子生物学”的新科学的诞生；它为破译生物的遗传密码提供了依据，导致遗传工程学的出现。用人工的方法将
5、生物体内的DNA分离出来，重新组合搭配，再放回生物体内，创造新的品种，成为本世纪下半叶最活跃的领域。例如我国科学家实验成功的杂交水稻，抗棉铃虫棉花等等，都是DNA重组的产物；目前国际上正热门的克隆技术，也是DNA的绝妙之作。1954年4月DNA双螺旋提出后，整个生物学界呈现出少有的五彩缤纷的景象，被认为是20世纪以来生物科学中最伟大的成果，是生物学史上一个新纪元，为生物科学，农业科学，医学的发展开辟了新天地。把DNA结构模型称为打开生命之门钥匙，是一点也不夸张的。 （四）、具体讲解：那么，他们发现的DNA结构是不是就跟我们所见的转梯完全一样呢？实际上，在本质上是不一样的，DNA的结构远比我们看
6、到的转梯复杂得多了，它究竟复杂在哪儿，我们如何来学习它呢？（提示学生按照由简单到复杂的顺序进行学习）。 1、化学结构： 1）组成元素：C、H、O、N、P（由学生自己来回忆） 2）基本单位：脱氧核糖核苷酸（出示模式图，讲清构成）：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基。（给出相应碱基的分子结构图，让学生理解什么是嘌呤，什么是嘧啶；提问或说明：为什么用A、T、G、C来表示腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶？指出是以其英文的第一个字母来表示的。）在此基础上，讲清脱氧核苷酸的种类（由于碱基的不同而有四种种类）。 3）化学结构：脱氧核苷酸长链（展示多个脱氧核苷酸通过聚合而成）。 2、空间结构： 1）规
7、则的双螺旋结构：（1）DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的；（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连结，排列在外侧；（3）碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，讲清A与T之间以双键相连，C与G之间以叁键相连（以上三点出示DNA的平面结构与立体结构，让学生进行观察、总结）。 2）碱基互补配对原则：出示动画，显示DNA中的碱基互相配对的情况，让学生理解在DNA中为什么A只能与T相配对，C只能与G相配对，从而为下面的相对稳定性埋下伏笔）。 3）根据DNA双链中碱基之间的关系，总结相关的公式或结论，如： 在双链中A=T，C=G；由引伸出A+G=T+C，即嘌呤数=嘧啶数
8、。 再引伸出（A+G）/（T+C）=1，从而得出在所有双链DNA中，它们的比值都是相等的，即（A+G）/（T+C）在双链中的比值是定值。 （A+G）/（T+C）在DNA的两条单链中的比值互为倒数。 （A+T）/（G+C）在两条单链和双链中的比值相等。例：已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中有多少个胞嘧啶？（应用公式，得50）例：某DNA分子一个单链上（A+G）/（T+C）=0.5，则该DNA的另一条单链上同样的碱基比是（ ）（应用公式，选D，作为公式） A、0.5 B、1 C、1.5 D、2例：由某生物组织中提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基
9、含量的46%，已知其中的一条链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶，求：与已知链相对应的链中腺嘌呤占该链全部碱基的（ ）%。（应用公式和，填26） 以上公式采用相应的例题进行讲解，真正做到讲练结合。 3、结构特点： 稳定性（从两个角度看它的相对稳定性：DNA都是由磷酸连结着脱氧核糖；碱基互补配对）；多样性（出示动画，让学生总结出DNA分子的多样性由DNA上的碱基对的排列顺序及DNA本身的空间结构所决定）；特异性（对所有的DNA分子来说表现为多样性，但对每一种DNA分子来说，有其特定的脱氧核苷酸排列顺序，从而显示出单个的独特性）。 （五）、巩固练习：分基础题、理解题、能力题三类，采用分组竞赛的
10、方法，活跃课堂气氛，调动学生的积极性，发挥学生的主动性。（附后）基础题： 1、下列化合物中，不是组成DNA的物质是（ ） A、核糖 B、磷酸 C、鸟嘌呤 D、胞嘧啶 2、双链DNA分子的碱基组成中，在AC的情况下，下列哪组分式会随生物的种类不同而不同？（ ） A、C/G B、（A+T）/（C+G） C、（A+C）/（G+T） D、（G+A）/（T+C）理解题： 1、决定DNA分子的多样性主要是 A、组成DNA的碱基排列顺序不同 B、组成DNA的碱基种类很多 C、组成DNA的脱氧核苷核酸种类很多 D、组成DNA的五碳糖种类很多 2、关于DNA的描述错误的是（ ） A、两条链是平行排列 B、DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连 C、每一个DNA分子由一条多核苷酸链缠绕形成 D、两条链的碱基以严格的互补关系配对能力题： 1、已知一条DNA分子中，（A+T）/（G+C）=0.6，其一条单链的A占25%，G占20%，则这个DNA互补链的（A+C）/（T+G）是 13/27 。 2、已知某DNA分子中腺嘌呤a个，占全部碱基的b，则下列正确的是（ ） A、b0.5 B、b0.5 C、胞嘧啶数为a（1/2b-1） D、胞嘧啶数为b(1/2a-1)