DNA分子的结构教案2

《DNA分子的结构》教学设计

陕西省富平县迤山中学 孟林敏

●教材分析

本节内容是新课标教材人教版必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容，主要包括DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子结构的主要特点及制作DNA双螺旋结构模型三部分。其中碱基互补配对原则是后面学习DNA复制以及DNA表达过程中遵循的重要原则。另外，DNA独特的双螺旋结构保证了DNA具有多样性、特异性、稳定性的特征，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性的基础。因此，DNA分子的双螺旋结构是学生学习和理解遗传学的基础知识。

与原教材相比，本节教材没有直接讲述DNA分子的结构特点，而是以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，并通过学生动手尝试建构模型，加深对DNA分子结构特点的理解。

●教学目标

1.知识目标：

（1）概述组成DNA分子的基本单位；

（2）概述DNA分子的结构特点；

（3）理解DNA分子的特性。

2.能力目标：

（1）通过阅读沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，提高对信息的分析归纳能力；

（2）通过构建DNA双螺旋结构模型，加强动手操作、团队协作的能力。

3.情感目标： （1）认识多学科合作研究的重要性，体会科学探索的艰辛，树立起勇于挑战、不怕失败、团结协作的科学态度；

（2）通过模型建构等感悟DNA双螺旋结构对称、简洁和谐的科学美。

●教学重、难点

1.教学重点：DNA分子结构的主要特点。

2.教学难点：DNA分子双螺旋结构模型的建构。

●学情分析

1.学生已经掌握核酸的元素组成等相关知识，认识了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础，懂得DNA是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础。

2.高中学生具备了一定的认知能力，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，所以教师在学生探究的过程中要进行适当的引导。

●教学方法

以科学家的探究过程为主线，用提问、讲授并结合多媒体演示的方法再现科学家如何一步步通过不懈的努力总结出DNA分子的结构。同时，引导学生自主构建DNA双螺旋结构模型，从而加深对DNA分子结构特点的理解，感悟DNA分子独特的螺旋美。

●教学准备

powerpoint课件、模型器材

●课时安排

1课时

●教学过程设计

项目

创设情景

导入新课

教师的组织和引导

学生活动

学生学习热情开始高涨，并表现强烈的求知欲。

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生思考，同桌简

【演示图片并简介】

1、北京中关村高科技园区的DNA雕塑；

2、雅典奥运会开幕式上用激光绘织出的DNA双螺旋结构。

【提出问题】

1、为什么把DNA分子结构的雕塑作为高科技的标志呢？

2、为什么DNA象征着生命？

3、DNA双螺旋结构是什么时候由谁提出的呢？

【教师简述】

课前，同学们已经预习了沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事。接下来，我们一起来回眸历史，尝试

构建DNA的双螺旋结构。

【回眸历史】

回眸历史

科学界早期认识

↓

构建模型

DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。

模型建构一：基本单位—脱氧核苷酸

【提出问题】

1、脱氧核苷酸的结构组成是什么？有几种？

2、脱氧核苷酸的组成元素？

【引导分析】

1、脱氧核苷酸结构组成可以想象成肯德基组合：

汉堡（脱氧核糖）+可乐（磷酸）+薯条（含氮碱基）；

2、组成元素分析：

C、H、O（脱氧核糖）+N（含氮碱基）+P（磷酸）；

3、DNA的含氮碱基有4种，所以脱氧核苷酸也有4种；

4、含氮碱基与1号碳相连，磷酸基团与5号碳相连。

【活动一】学生自主构建展示（课前预习完成）

模型建构二：脱氧核苷酸单链

【提出问题】

脱氧核苷酸是如何连接形成长链的？

【引导分析】

磷酸二酯键，上一个核苷酸的五碳糖的3号碳原子与下一个核苷酸的磷酸相连。

【活动二】学生自主构建展示（课前预习完成）

【回眸历史】

1951年，威尔金斯和富兰克林，DNA的X射线衍射图谱

↓

回眸历史

激起沃森研究兴趣

↓

构建模型

与克里克合作分析

↓

沃森和克里克以DNA衍射图谱的有关数据为基础，

推算出DNA分子呈螺旋结构。

【提出问题】

沃森和克里克在尝试构建DNA螺旋结构的过程中，经历

了怎样的失败，又是怎样纠正的？

【回眸历史】

尝试构建三螺旋和双螺旋模型

（在这些模型中，碱基位于螺旋外部）×

↓

重新构建模型：磷酸-脱氧核糖骨架在外，

碱基在螺旋内部的双螺旋，且相同碱基进行配对。×

↓

1952年，从查哥夫处得知A=T，C=G。

重新构建双螺旋模型：让A与T配对，C与G配对。

↓

1953年，沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构，

1962年，沃森、克里克和威尔金斯获诺贝尔奖。

模型建构三：脱氧核苷酸双链

单交流，回答问题

学生分组展示课前制作的DNA分子的基本单位模型。

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生分组展示课前制作的脱氧核苷酸单链（4个碱基）。

学生思考，同桌简单交流，回答问题

回眸历史

构建模型

分组讨论

总结特点

【展示图片】

DNA的平面结构

【提出问题】

1、DNA的两条链的方向相同吗？

2、DNA的基本骨架由哪些物质组成？

3、两条链的碱基之间如何连接？

【引导分析】

1、两条链反向平行，依据：磷酸的方向；

2、基本骨架（主链）：脱氧核糖和磷酸交替连接；

3、两条链的碱基之间通过氢键连接，A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，C—G碱基对比例越大，越稳定；

4、主链可以看成梯子的“扶手”，碱基对可以看成梯子的“梯级”。

【活动三】学生分组，自主构建，展示（课堂完成）

模型建构四：DNA双螺旋结构

【展示图片】

DNA的空间（立体）结构

【提出问题】

看到DNA的双螺旋结构，能联想到生活中的什么东西呢？

【引导分析】

1、DNA立体结构像旋转楼梯；

2、直径2nm，每两个相邻碱基对之间距离0.34nm，一个螺距为3.4nm（包含10个碱基对）。

【活动四】教师展示DNA双螺旋结构模型

【提出问题】

这个故事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？

【引导总结】

1、多学科合作研究的重要性；

2、科学探索的艰辛，勇于挑战、不怕失败、团结协作的科学态度。

【分组讨论】

DNA分子双螺旋结构的主要特点？

【引导总结】

1、DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构；

2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧；

3、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且遵循碱基互补配对原则：A与T，G与C配对。

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生分组完成DNA平面结构模型（4个碱基对）的制作。

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生感悟DNA独特的螺旋美。

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生认识多学科合作研究的重要性,体会科学探索的艰辛

学生思考，分组讨论，回答问题

引导分析

总结特性

课堂小结

结构层次

基础巩固

【提出问题】

DNA的遗传信息储存在哪里？

【引导分析】

脱氧核糖与磷酸交替连接的顺序是稳定不变的，

碱基对的排列顺序是千变万化的。

↓

DNA分子中碱基对的排列顺序就代表了遗传信息。

【提出问题】

DNA分子有哪些特性呢？

【引导分析】

1、多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。

（一个DNA分子有n个碱基对，可能的排列方式就有4n种。）

2、特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。

（特定的碱基对的排列顺序代表了特定的遗传信息。）

3、稳定性：脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变；

碱基互补配对原则严格不变。

（G-C碱基对越多，DNA分子越稳定。）

5种组成元素：C、H、O、N、P ↓

3种小分子化合物：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

↓

4种基本单位：脱氧核苷酸

↓

2条脱氧核苷酸链

↓

1种规则的双螺旋结构

课堂练习题1、2

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生构建知识体系

学生解答，评价

学生课后完成

布置作业

绩优学案相关内容

●板书设计

第三章第二节 DNA分子的结构

一、DNA分子双螺旋结构的构建

模型建构一：基本单位—脱氧核苷酸

模型建构二：脱氧核苷酸单链

模型建构三：脱氧核苷酸双链

模型建构四：DNA双螺旋结构

二、DNA分子的结构

结构特点：反向平行，磷糖交替，碱基互补

三、DNA分子的特性

多样性、特异性、稳定性

小结：

5种元素，4种基本单位，3种化学组成，2条链，1种双螺旋结构