DNA分子的结构优秀说课稿

第二节

DNA分子的结构和复制

第一课时

DNA分子的结构

教学重点：DNA分子结构的主要特点。

教学难点：DNA分子结构的主要特点

教具准备：直观教具——DNA双螺旋结构模型。

课时安排：1课时。

教学目标：1．概述

DNA分子结构的主要特点。2．理解DNA的双螺旋结构模型，掌握运用碱基互补配对原则分析问题的方法。3．通过对有关遗传实验的介绍培养学生分析问题的能力。4．通过介绍DNA双螺旋模型的建立过程，使学生了解现代遗传学的研究方法，强化对学生进行科学态度和方法的教育。5．通过模拟科学发现的过程，培养学生实事求是的科学态度和不断探究的精神。6．进一步激发学生唯物主义辩证观的树立。

教学过程

导入新课

师: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。那么，DNA分子为什么能够起遗传作用呢？这与它的结构和功能特点有着密切的关系。20世纪30～50年代，许多科学家投入到对DNA分子结构的研究中。

师:那么科学家是如何发现DNA结构的呢？

推进新课

板

书：

一、回眸历史——“解开DNA结构之谜”

学生活动：阅读文本，了解DNA结构被发现的历史。

师:哪国科学家首先证明了DNA是不对称的？

生:20世纪30年代后期，瑞典的物理化学家们首先证明DNA是不对称的。

师:科学工作者用什么手段测出DNA分子的直径？

生:第二次世界大战后，用电子显微镜测定出DNA分子的直径约为2纳米。

师:1951年查戈夫定量分析DNA分子的碱基组成，发现了什么？

生: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。

师:1952年富兰克林等采用X射线衍射技术拍摄到DNA结构的照片，发现了什么？

生:1952年富兰克林等确认DNA为螺旋结构，并且是由不止一条链所构成。

师:1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子的什么结构？标志着什么时代的到来？

生:美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型。标志着分子生物学时代的到来。

师:下面我们就来学习DNA的结构。

板

书：

二、DNA的结构

师:回忆过去所学的知识，核酸有几种？

生:核酸有两种，即核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。

师:

核酸是由哪些元素组成的？

生:核酸是由C、H、O、N、P五种元素组成的。

师:构成核酸的基本单位是什么？

生:核苷酸。

师:核苷酸有两大类。一类是构成RNA的基本单位：核糖核苷酸；另一类是构成DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸。

师:

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？

生:极易吸附于玻璃上因而不能用玻璃试管。

板

书：

(一)构成DNA分子的基本单位——脱氧核糖核苷酸

师:构成DNA分子的基本单位是什么？

课件展示：

DNA分子组成和结构示意图。

学生活动：观察多媒体信息，小组讨论。

教师:总结：

(1)戊糖的第二号碳原子脱去了一个氧原子，故为脱氧核糖。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

师:脱氧核糖核苷酸是如何构成DNA分子的？

板

书：

(二)脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起成为多核苷酸链

课件展示：

以Flash动画模拟脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起成为多核苷酸链的过程。

学生活动：观察多媒体信息，然后动手画一个脱氧核苷酸的脱氧核糖与下一个脱氧核苷酸的磷酸间脱水缩合形成磷酸二酯键的过程。

师:(1)上一分子脱氧核苷酸的脱氧核糖的第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。

(2)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。

师:你知道“DNA分子是由两条平行且反向的多核苷酸链构成”的含义是什么？

生……

师:(1)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，长度一样，排列反向。

(2)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。

(3)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的依据之一。

(4)但不同生物的DNA分子中A/T对和G/C对的比例不同：(A＋T)/(G＋C)＝a(不同生物a值不同)。

师:DNA分子的立体结构究竟是怎样的？

板

书：

(三)DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构

教师:活动：出示DNA双螺旋结构模型，并通过多媒体展示DNA的空间结构。

学生活动：观察DNA结构，自主动手画一个DNA空间结构。

师:(1)在DNA分子的双链螺旋结构中共有四种碱基对：A/T对、T/A对、G/C对、C/G对。

(2)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。

(3)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。

师:假设一条链上有4 000个碱基，按全排列的公式推算则有多少种排列顺序呢？

学生计算得出：通过对数计算可以得出44 000＝102 408种。

师:为了更好地理解DNA分子双螺旋结构模型，我们一起来“设计和制作DNA分子双螺旋结构模型”。

板

书：

三、活动题目：设计和制作DNA分子双螺旋结构模型

活动步骤的设计

(1)观察学生自制的一种非常简单的DNA模型。它是用棉绳(作为骨架)和牙签(作为碱基对)制作而成的。

(2)小组讨论，设计本组的制作计划：

①分工准备能够分别代表脱氧核糖、磷酸、4种碱基的材料(如纸板、泡沫塑料等代替氢键的连接物(如订书钉、大头针等)，代替DNA分子骨架的连接物(如粗细适当的铁丝等)。

②绘出DNA模型的设计图，确定制作的DNA分子双螺旋结构模型大小(如高度与直径的比例)、维系立体构型的方式等。

③制作脱氧核苷酸模型，按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。

④制作多核苷酸长链模型，按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成一条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：一是两条长链的单核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保持碱基之间能够相互配对，不能随意组装。

⑤制作DNA分子平面结构模型，按照碱基互补配对原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来。

⑥制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)。

(3)根据设计计划，对制作的DNA分子双螺旋结构模型进行检查，对模型的不足进行修正。

活动过程：……

交流：……

教师:活动：检查各小组制作的DNA分子双螺旋结构模型，同学间相互交流。

师:经检查，有些小组制作的模型效果并不好，主要存在以下问题。碱基间距不一；双链不平行；没有体现出“反向”；每螺旋一周不足10个脱氧核苷酸或多于10个。

师:同学们讨论得很好，在制作时应该注意以下问题：

(1)选材要适当，以易取、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：A/T对两个，C/G对三个。

师: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。

师:在制作过程中，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。有兴趣的同学可以查阅相关资料。

师:作为遗传物质，DNA分子应该能够储存大量的遗传信息。DNA分子中只含有4种脱氧核苷酸，它能储存足够的遗传信息吗？

生:能。

课堂小结

(1)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DNA指纹完全相同就在于此。

(2)但是，每一DNA都有其特异的脱氧核苷酸的排列顺序。

(3)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，为刑事案件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。

(4)DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构。

(5)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架。

(6)碱基排列在内侧。

(7)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。