DNA分子的结构教学设计及教案分析

必修2第3章第1节DNA分子的结构 教案

一、教学分析

1、教材分析

“DNA分子的结构”是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第3章第2节的内容，由DNA模型的构建、DNA分子结构的特点及制作DNA模型三部分内容构成。其中的碱基互补配对原则是DNA复制及基因表达过程中遵循的重要原则。而DNA分子的双螺旋结构更是学生理解生物的多样性、特异性的物质基础。

2、学情分析

通过上节课的学习，学生能够已经知道了DNA是主要的遗传物质，因此引导学生思考“DNA作为遗传物质应该具备怎样的结构？”，启发学生学习本章节的兴趣，还有学生通过必修一的学习已经掌握了核酸的基本组成和元素等相关知识，这也为进入本章节的学习奠定了基础。

二、教学目标

知识目标：a. 说出科学家沃森和克里克对DNA的探索历程

b. 概述DNA分子结构的主要特点

能力目标：a. 培养观察能力和分析理解能力:通过计算机多媒体课件、DNA分子模型的组装和观察来提高学生的观察能力、分析和理解能力

b. 培养创造性思维的能力:以问题为导向激发学生独立思考，主动获取新知识的能力

情感目标：认同与人合作、锲而不舍的精神和善于利用前人的成果在科学研究中的重要性

三、教学重点

DNA分子结构的主要特点。

四、教学难点

1.DNA分子结构的主要特点。

2.理解碱基互补配对原则。

五、教具准备：

1、《DNA分子的结构》课件；

2、DNA双螺旋结构模型组件；

3. 学生学案。

六、课时安排：

1课时

1

七、教学过程

【自主学习】

一、双螺旋结构模型的构建

让学生阅读沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型故事，回答问题，加以点拨归纳：

讨论1: 当时，科学家对DNA的认识是怎样的？

组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。根据含氮碱基种类不同，有4种脱氧核苷酸，

请在右面画出DNA的基本组成单位的结构简式:

（ATCG）

讨论2：威尔金斯和同事富兰克林提供的DNA衍射图谱对他们有什么帮助？ 由衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构。 讨论3：沃森和克里克尝试了很多种螺旋模型，他们经历了怎样的失败，又是怎样纠正的？ 错误: 他们建立的模型中有双螺旋，也有三螺旋；

纠正: 最终确定为双螺旋而不是其他螺旋;

错误:碱基位于外部。

纠正:他们将磷酸－脱氧核糖安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部。

错误:相同的碱基进行配对，即A与A配对，T与T配对

纠正: A与T配对，G与C配对

讨论4:上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？

物理学、生物化学、数学和分子生物学；

多学科交叉运用，推动了生物学的发展。

讨论5:沃森和克里克默契配合，建构了DNA双螺旋结构模型，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。这给予你哪些启示？

1.善于学习和借鉴他人的研究成果和经验；

2.善于与他人交流、沟通和合作；

2

3.大胆设想，科学推理，百折不挠，锲而不舍的精神

★成功之处：A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，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，同时也能解释DNA的复制。

【例题】 1.1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于( D ) ①证明DNA是主要的遗传物质

②确定DNA是染色体的组成成分

③发现DNA如何储存遗传信息

④为DNA复制机制的阐明奠定基础 A.①③ B.②③ C.②④ D.③④

二、DNA分子的结构

阅读教材，观察图3-11，思考并理解DNA分子双螺旋结构的主要特点。

DNA分子双螺旋结构的主要特点：

（1）DNA分子是由_______ 条链组成的，________ 方式盘旋成 结构。

（2）DNA分子中的_______和________交替连接，排列在_______ 侧，构成基本骨架；碱基排列在________侧。

（3）两条链上的碱基通过 连接成_______，且按________原则配对。________和________，________和________配对。

【合作探究】

1.发放DNA双螺旋结构模型组件，6人一组，每组一套，小组内合作组装DNA分子，进行展示，小组内观察结构并总结DNA分子的结构特点。

引导学生归纳总结：

1、整体——2条脱氧核苷酸链——反向平行；

2、外侧——基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接——磷酸二酯键；

3、内侧——碱基对——碱基互补配对原则——氢键连接

【练习】

完成教材P51 练习1

3

2.引导学生就DNA结构特性分析归纳其特性如下：

(1)稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。

(2)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分子的多样性。

若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。

(3)特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。

不同的生物，碱基对的数目可能不同，但碱基对的排列顺序肯定不同。

【例题】

如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是( B ) A.④代表的物质中储存着遗传信息

B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性

C.DNA多样性体现在②和③的交替排列

D.DNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定

【知识梳理】DNA的组成和结构“五四三二一”

五种元素：C、H、O、N、P 四种碱基：A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸

三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸长链

一种螺旋：规则的双螺旋结构

课堂总结：

1.DNA分子的化学组成

(1)基本组成元素：C、H、O、N、P (2)基本单位：4种脱氧核苷酸

2.DNA分子的结构：规则的双螺旋结构

4

3.DNA分子特性：稳定性、多样性、特异性

【课后作业】

完成教材P51 拓展题

让学生完成教材51页拓展题，根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。

5