DNA的分子結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)

《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)1教學(xué)理念本節(jié)課通過設(shè)計(jì)不同層次的問題，嘗試讓學(xué)生親歷思考與探究過程的理念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和方法，及解決實(shí)際問題的能力。2教材分析本節(jié)教材的地位和作用《DNA分子的結(jié)構(gòu)》是編寫在高中新教材（人教版）生物必修2的第3章第2節(jié)，需要2個(gè)課時(shí)，本教學(xué)設(shè)計(jì)是第1課時(shí)。它在教材中起著承前啟后的作用，一方面，本節(jié)內(nèi)容是從分子水平上進(jìn)一步認(rèn)識(shí)基因的本質(zhì)，是在前兩章的基礎(chǔ)上完成的；另一方面，又為后面基因的表達(dá)、生物的變異和進(jìn)化進(jìn)行了必要的知識(shí)鋪墊。所以說《DNA分子結(jié)構(gòu)》是高中生物重要內(nèi)容之一。教材內(nèi)容的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與原教材比較，最大的變化是：沒有直接講述DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而是首先采取講故事的形式，以科學(xué)家沃森、克里克的研究歷程為主線，逐步呈現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)。這樣使學(xué)生不僅能自然的了解到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，還能感悟科學(xué)家鍥而不舍的科學(xué)精神，從而在情感、能力等多方面得到啟示和升華。3學(xué)生分析DNA分子是一個(gè)微觀的化學(xué)反應(yīng)過程，學(xué)生理解起來可能有一定的困難，需要借助于多媒體課件及模型建構(gòu)等手段把DNA直觀形象地表示出來，幫助學(xué)生理解。4教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：（1識(shí)記構(gòu)成DNA分子的基本單位、核甘酸種類、堿基種類、元素種類-1-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)討論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程(3)DNA分子的平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)能力目標(biāo)：(1)培養(yǎng)觀察能力、分析理解能力:通過計(jì)算機(jī)多媒體課件和DNA結(jié)構(gòu)模型觀察來提高觀察能力、分析和理解能力。(2)培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的能力:通過探索求知、討論交流激發(fā)獨(dú)立思考、主動(dòng)獲取新知識(shí)的能力。情感、態(tài)度、價(jià)值觀目標(biāo)(1)認(rèn)識(shí)到與人合作的在科學(xué)研究中的重要性，討論技術(shù)的進(jìn)步在探索遺傳物質(zhì)奧秘中的重要作用。(2)認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深化、不斷完善的過程。重點(diǎn)?實(shí)施方案重點(diǎn)：(1)DNA分子的結(jié)構(gòu)。(2)DNA分子的復(fù)制。實(shí)施方案(1)使用掛圖、模型進(jìn)行直觀教學(xué)。(2)用多媒體課件顯示DNA分子結(jié)構(gòu)難點(diǎn)?突破策略.難點(diǎn)：DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。.突破策略教師指導(dǎo)學(xué)生制作DNA分子的結(jié)構(gòu)模型，讓學(xué)生充分理解它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。7教學(xué)設(shè)計(jì)思路及流程情景導(dǎo)入多媒體展示FLASH動(dòng)畫、印度洋海嘯和中關(guān)村DNA雕塑合同糾紛案。從這事例上可以看出我們有必要掌握一些有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的知識(shí)知識(shí)回顧向?qū)W生提問，進(jìn)行回顧以前學(xué)習(xí)的有關(guān)DNA的化學(xué)組成知識(shí)承轉(zhuǎn)過渡從蛋白質(zhì)入手，讓學(xué)生敘述蛋白質(zhì)的的組成和空間結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)入脫氧-2-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)核甘酸如何組成DNA長鏈的呢？閱讀和分析課文讓學(xué)生帶著問題閱讀兩位科學(xué)家構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的故事，總結(jié)科學(xué)的方法、思想和精神讀圖分析多媒體展示DNA的分子結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生分析和思考問題的能力師生小結(jié)多媒體展示總結(jié)歸納DNA分子的主要特點(diǎn)師生討論參照制作的DNA模型，思考和討論DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)課堂思考與討論DNA檢測的方法及依據(jù)課堂小結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)了DNA的化學(xué)組成，DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)課下動(dòng)手制作讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，親手制作DNA模型教具準(zhǔn)備DNA分子的結(jié)構(gòu)模型、DNA分子的結(jié)構(gòu)掛圖、DNA分子結(jié)構(gòu)的多媒體課件等教法和學(xué)法教法：借助多媒體課件幫助學(xué)生理解DNA的分子結(jié)構(gòu)。觀察法、討論法、實(shí)驗(yàn)法、探究法、問答法等教學(xué)方法。學(xué)法：以小組合作的形式嘗試自主構(gòu)建模型概述DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)并體會(huì)堿基互補(bǔ)配對原則以合作學(xué)習(xí)、模擬探究方式通過討論來獲取新知課時(shí)安排1課時(shí)11 教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師的組織和引導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖及理論依據(jù)-3-/16

《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)問題導(dǎo)入：介紹北京海淀區(qū)中關(guān)村DNA雕塑合同糾紛案向?qū)W生提問，回顧DNA的基本化學(xué)組成知識(shí)。從蛋白質(zhì)入手，讓學(xué)生敘述蛋白質(zhì)的形成過程同樣這樣一個(gè)小小的基本單位是如何組成DNA長鏈的呢？讀課文了解兩位科學(xué)家構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的故事。教師播放多媒體課件，在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上引出DNA的結(jié)構(gòu)是什么？教師作出肯定和鼓勵(lì)學(xué)生并播放課件教師補(bǔ)充和鼓勵(lì)學(xué)生策劃學(xué)生活動(dòng)引導(dǎo)1：上述資料中涉及到哪些學(xué)科的知識(shí)和方法？這對你理解生物科學(xué)的發(fā)展有什么啟示？引導(dǎo)2、沃森和克里克默契配合，發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的過學(xué)生進(jìn)行觀察、比較、思考、討論學(xué)生思考并回答問題學(xué)生思考并回答問題學(xué)生帶著問題閱讀課文利用多媒體畫面，學(xué)生自主參與，導(dǎo)入新課，有利于吸引學(xué)生的注意，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生興奮點(diǎn)，喚起學(xué)生強(qiáng)烈求知欲。為后面學(xué)習(xí)新知識(shí)作鋪墊。設(shè)疑，過渡，轉(zhuǎn)入本節(jié)課內(nèi)容DNA結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生分析過程，總結(jié)科學(xué)史中包含的科學(xué)方法、科學(xué)思想和科學(xué)精神。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，分析問題、解決問題的能力，發(fā)展綜合思維能力。啟迪學(xué)生要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；要善于與他人交流和溝通；研-4-/16

《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)探究：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。DNA分子的平面和立體結(jié)構(gòu)DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)程，作為科學(xué)家合作研究的典范，在科學(xué)界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你哪些啟示？教師到學(xué)生當(dāng)中去指導(dǎo)學(xué)生制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型教師手拿學(xué)生制作DNA模型并播放多媒體展示DNA分子的平面和立體結(jié)構(gòu)策劃學(xué)生活動(dòng)引導(dǎo)3：DNA分子是由幾條鏈組成的，鏈間的空間關(guān)系是什么？引導(dǎo)4：DNA分子的主鏈?zhǔn)怯墒裁唇M成的？排列在什么位置？引導(dǎo)5：DNA分子中的堿基排學(xué)生參照課本制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型學(xué)生參照并思考自己制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是否正確學(xué)生思考討論和歸納“DNA分子結(jié)構(gòu)的特占？”八、、?學(xué)生參照自制的DNA模型得出結(jié)論：(1)DNA分子是由兩條鏈組成的，并按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列內(nèi)究小組成員在知識(shí)和背景上最好是互補(bǔ)的，對所從事的研究要有興趣個(gè)激情。培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手制作能力，引導(dǎo)學(xué)生嘗試科學(xué)的研究方法。師生討論，全班學(xué)生積極參與，從形象和意境方面切入DNA分子結(jié)構(gòu)，增加感性認(rèn)識(shí)。從多媒體畫面上自我獲取知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的讀圖分析能力，運(yùn)用知識(shí)的遷移能力，體現(xiàn)教學(xué)的直觀性原則。圖文互換，培養(yǎng)學(xué)生讀圖分析能力，空間思維能力，創(chuàng)新能力。歸納總結(jié)，幫助學(xué)生完成“由感性到理性、由具體到抽象、由生動(dòng)的直觀到形象的思維”的認(rèn)知過-5-/16

《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)課堂小結(jié)：DNA的化學(xué)組成，DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。課堂思考與討論列在哪里？有什么規(guī)律嗎？板書：DNA的分子結(jié)構(gòu)一、DNA的結(jié)構(gòu)1、基本元素組成2、DNA的基本單位一一脫氧核甘酸3、DNA的平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)二、DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)DNA分子具有穩(wěn)定性DNA分子具有多樣性DNA分子具有特異性策劃學(xué)生活動(dòng)引導(dǎo)6：如果你是受理這場官側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且是：A和T配對，G和C配對。（堿基互補(bǔ)配對原則）學(xué)生思考討論程，以及符合教學(xué)過程中學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，掌握知識(shí)與發(fā)展智力相統(tǒng)一規(guī)律，教師主導(dǎo)作用和學(xué)生主體作用相統(tǒng)一規(guī)律，也體現(xiàn)教學(xué)的直觀性，啟發(fā)性原則。歸納總結(jié)，形成完整的知識(shí)體系-6-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)司的法官，根據(jù)我們學(xué)習(xí)的知識(shí)你會(huì)如何判呢？培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)踐問題的能力11教學(xué)反思在教學(xué)中我覺得通過DNA結(jié)構(gòu)模型的制作實(shí)驗(yàn)后，對學(xué)生理解脫氧核甘酸的結(jié)構(gòu)和DNA的結(jié)構(gòu)非常有益。學(xué)生在實(shí)踐中能準(zhǔn)確理解脫氧核甘酸是如何構(gòu)成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的，而且其中的堿基互補(bǔ)配對的原則，和數(shù)量關(guān)系以及DNA的排序等教學(xué)難點(diǎn)也能輕松的突破。但從時(shí)間安排上內(nèi)容有些多，需要一節(jié)半的時(shí)間方能完成教學(xué)任務(wù)，所以在實(shí)際教學(xué)中可以把這節(jié)和DNA的復(fù)制結(jié)合在一起，繼續(xù)用模型制作的方法探究DNA的復(fù)制規(guī)律，組成兩節(jié)實(shí)驗(yàn)連排的課，這樣知識(shí)比較完整，而且有知識(shí)深度的遞進(jìn)，學(xué)生的思考空間也比較大，能鍛煉他們的思維品質(zhì)和科研意識(shí)。在準(zhǔn)備這節(jié)課的授課內(nèi)容和授課過程時(shí)，我無數(shù)次的被科學(xué)家的機(jī)智、聰慧和大膽的創(chuàng)造性思維所打動(dòng)，作為教師我不只要激勵(lì)我的學(xué)生勇攀科學(xué)的高峰，同時(shí)也要不斷鞭策自己，使自己在教學(xué)教研領(lǐng)域有所建樹。【知識(shí)擴(kuò)展】生命科學(xué)的偉大發(fā)現(xiàn)1953年美國遺傳學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克在英國《自然》雜志上發(fā)表論文，提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。這一發(fā)現(xiàn)在生物科學(xué)史上翻開了劃時(shí)代的一頁，從此生物學(xué)步入了分子科學(xué)的新時(shí)代。有人稱這一發(fā)現(xiàn)為繼達(dá)爾文創(chuàng)立進(jìn)化論后生物學(xué)發(fā)展史上的第二次革命、二戰(zhàn)后最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，把它和相對論、量子力學(xué)視為20世紀(jì)最富創(chuàng)新力的三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。一、dna雙螺旋結(jié)構(gòu)提出的背景1866年孟德爾發(fā)表〃植物雜交試驗(yàn)〃一文，1900年孟德爾定律被重新發(fā)現(xiàn)，為遺傳學(xué)界所關(guān)注。但當(dāng)時(shí)的研究僅限于生物體的整體水平，并不知道遺傳因子位于何處、是何物質(zhì)、如何傳遞和起作用。美國遺傳學(xué)家薩頓注意到染色體的行為-7-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)與孟德爾所說的遺傳因子的行為相似，于1902年提出遺傳因子在染色體上的假說。1909年丹麥遺傳學(xué)家約翰提出〃基因〃一詞，用來代替孟德爾的遺傳因子。同年，摩爾根通過果蠅雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)了基因在染色體上，把遺傳學(xué)推進(jìn)到了染色體水平。1928年，英國科學(xué)家格里菲思進(jìn)行了肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，拉開了發(fā)現(xiàn)dna是遺傳物質(zhì)的序幕。在他的啟發(fā)下，1944年美國科學(xué)家艾弗里通過細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)首次證明dna是遺傳物質(zhì)。1952年美國的赫爾希和查斯用噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明DNA是遺傳物質(zhì)。1945年美國的比德爾和塔特姆通過對鏈抱霉突變型的研究提出了〃一個(gè)基因一個(gè)酶〃理論，用來說明基因是通過酶控制性狀發(fā)育的觀點(diǎn)。至此，什么是遺傳物質(zhì)及遺傳物質(zhì)的作用機(jī)制已基本明確，但它的結(jié)構(gòu)怎樣？怎樣儲(chǔ)存和傳遞信息？信息又怎樣到酶（蛋白質(zhì)）的合成過程？結(jié)構(gòu)決定功能，要回答這些問題，搞清DNA的結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵。二、dna雙螺旋結(jié)構(gòu)提出的過程1938年，歐洲結(jié)構(gòu)學(xué)派的先驅(qū)者阿斯特伯里提出了DNA的第一個(gè)結(jié)構(gòu)假說。他發(fā)表了一張DNA的x射線衍射照片，并指出DNA是一個(gè)具有較強(qiáng)剛性的纖維結(jié)構(gòu)。1945年他采用x射線衍射技術(shù)，測出了兩種堿基的間隔，提出了堿基與DNA長軸垂直，得出了DNA具有晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)論。這些發(fā)現(xiàn)大大加快了揭示DNA結(jié)構(gòu)的進(jìn)程。20世紀(jì)50年代初，世界上有三個(gè)研究小組繼承阿斯特伯里開創(chuàng)的工作，圍繞DNA的結(jié)構(gòu)展開了一場激烈的競賽。這三個(gè)小組分別是：.美國加州理工學(xué)院的鮑林小組鮑林，美國化學(xué)家，是研究化學(xué)結(jié)構(gòu)的無可爭議的世界權(quán)威（因?qū)Φ鞍踪|(zhì)空間結(jié)構(gòu)的研究而獲1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，1962年又獲和平獎(jiǎng)）。他測定并解釋了x射線通過晶體時(shí)在底片上形成的反射圖象。50年代初，他毅然把自己的注意力從他已有許多成就的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面轉(zhuǎn)向了DNA。他在x射線晶體學(xué)方面的貢獻(xiàn)，給了沃森和克里克以很大的啟發(fā)。同時(shí)，他對DNA表現(xiàn)出來的興趣也給沃森和克里克指明了目標(biāo)。.英國倫敦皇家學(xué)院的威爾金斯小組威爾金斯在20世紀(jì)40年代末就開始采用x射線衍射技術(shù)去研究DNA的晶體結(jié)構(gòu)，并測得了一些數(shù)據(jù)，但由于x射線衍射圖譜不清楚，沒有獲得成功。在這關(guān)鍵時(shí)刻，女物理學(xué)家富蘭克林參加了他的研究小組，她極有才華，研究風(fēng)格嚴(yán)謹(jǐn)，在x射線晶體學(xué)方面有特殊才能。她在1951年底獲得了一張極好的DNA的x射線衍射照片。只是由于脾氣、性格等方面-8-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)原因，她和威爾金斯之間很少能夠坦誠合作，彼此之間難得相互交流和協(xié)調(diào)思想，因此沒能很快地對照片作出正確的解釋。但是這張珍貴的照片，對沃森和克里克能夠最終建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型起到了關(guān)鍵性的作用。.英國劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的沃森、克里克小組克里克原來是個(gè)物理學(xué)家，對生物學(xué)懂得很少，他受到薛定諤（奧地利理論物理學(xué)家，創(chuàng)立了波動(dòng)力學(xué)，提出了薛定諤方程，與德國物理學(xué)家狄拉克同獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）性命是什么》（1944年出版）一書及鮑林的影響后，才開始了生物學(xué)的研究。在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室佩魯茨（英國化學(xué)家，因用x射線衍射技術(shù)確定球蛋白的結(jié)構(gòu)而與肯德魯同獲1962年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）手下作血紅蛋白的x射線研究。沃森于1951年秋來到卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，開始在肯德魯手下研究肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)，遇到克里克后，兩人開始合作從事DNA分子結(jié)構(gòu)的研究。1951年11月，兩人建立起了第一個(gè)DNA模型：三鏈螺旋結(jié)構(gòu)模型，但很快便被威爾金斯提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)否定了。1952年春天，克里克與同事、數(shù)學(xué)家約翰?格里菲思（進(jìn)行肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的格里菲思的侄子）進(jìn)行了堿基配對的能量問題的計(jì)算。他們發(fā)現(xiàn)，嘌呤與嘌吟或喀啶與喀啶堿基之間的配對在能量分布上不合理，表明在4個(gè)堿基中，腺嘌吟趨向與胸腺喀啶連接，而鳥嘌吟趨向與胞喀啶連接，這種專一的配對可能反映了天然的親和力。1952年5月，哥倫比亞大學(xué)的查加夫訪問劍橋，會(huì)見了沃森和克里克。他告訴兩人，他的測量表明，DNA分子中腺嘌吟的總量等于胸腺喀啶，鳥嘌吟的量總等于胞喀啶。雖然查加夫在1950年就發(fā)表了這個(gè)結(jié)果，查加夫的發(fā)現(xiàn)與約翰?格里菲思對城基親和力的判斷十分吻合，但是沃森和克里克顯然不曾重視這些發(fā)現(xiàn)，沒有立即意識(shí)到這些發(fā)現(xiàn)的重要意義。1952年12月，美國的鮑林也提出了一個(gè)DNA的三鏈螺旋模型，與沃森和克里克在一年多以前被否定的模型基本相似.僅略有出入。沃森很快覺察到他的模型有問題，并認(rèn)定它是錯(cuò)誤的。這更加刺激了沃森和克里克加緊有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的工作。1953年2月6日，沃森趕到倫敦與威爾金斯、富蘭克林等對鮑林的模型進(jìn)行討論。此間，威爾金斯向沃森出示了富蘭克林于1951年11月所獲得的一張極好的DNA分子x射線衍射照片，沃森看后深受震動(dòng)。盡管威爾金斯和富蘭克林主張-9-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)x射線資料傾向于排除雙鏈，但沃森一看到這張照片，就立刻意識(shí)到只有DNA分子為雙螺旋結(jié)構(gòu)，才能呈現(xiàn)出照片上那種醒目的交叉的黑色反射線條。回到劍橋后，沃森和克里克加緊了DNA分子模型的建構(gòu)工作。2月19日，兩人建立了一個(gè)新的DNA模型，即雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)的堿基同配（即A與A配對，T與T配對等）模型。正當(dāng)他們?yōu)橥淠Ｐ偷慕⒍吲d時(shí)，與他們同在一個(gè)辦公室（但在佩魯茨小組），剛從鮑林的實(shí)驗(yàn)室來的研究氫鍵的美國化學(xué)家多諾休對此提出了異議。他告訴兩人：按照堿基的天然構(gòu)型，A只和T緊緊結(jié)合，G只與C緊緊結(jié)合，這些配合之間的緊緊結(jié)合是由氫鍵形成的。當(dāng)這種氫鍵連接的A-T和G-C互補(bǔ)對重疊在一起時(shí)，它們正好占據(jù)同等的空間。這樣，堿基的形狀及其氫鍵親和性的理論、DNA的堿基組成的事實(shí)都統(tǒng)一起來了。2月28日，沃森和克里克根據(jù)多諾休的建議用紙板重新做出4個(gè)堿基的模型。當(dāng)他們將其粘到兩條主鍵的骨架上構(gòu)成螺旋并朝向里面時(shí)，它們搭配得非常完美?？死锟笋R上意識(shí)到只有當(dāng)兩條鏈的走向相反時(shí)，才能這樣搭配。于是，現(xiàn)在的模型和x射線資料的要求相一致了。在隨后的幾天里，他們加緊工作，最終建立了著名的DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。他們的巨大成就立即傳遍了全世界。3月7日，歐洲結(jié)構(gòu)學(xué)派的學(xué)者，如布拉格（英國物理學(xué)家，因采用x射線進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)研究取得的成果而與其父親同獲1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，是諾貝爾獎(jiǎng)歷史上最年輕的獲獎(jiǎng)?wù)?，獲獎(jiǎng)時(shí)只有25歲）、肯德魯、威爾金斯等都來參觀這個(gè)模型。模型的完美和出色使大家承認(rèn)模型是正確的。美國的鮑林也寫信對這個(gè)模型表示贊同。4月25日，英國著名的《自然》雜志發(fā)表了沃森和克里克的論文《脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)》。三、沃森和克里克成功的原因在當(dāng)時(shí)研究DNA分子結(jié)構(gòu)的三個(gè)小組中，沃森和克里克不僅資金、設(shè)備是最差的，而且在研究DNA方面所具備的知識(shí)也是最差的，起步也最晚，卻最終獲得了成功。從1951年秋到1953年2月，他們僅用了18個(gè)月就創(chuàng)立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。他們成功的原因有以下幾點(diǎn)：.兩人的組合是他們成功最主要的原因兩人性格完全相左，克里克性格開朗，大聲說笑；沃森遇事不輕易開口，但又性格急躁，具有強(qiáng)烈的競爭意識(shí)，是典型的工作狂。沃森有著豐富的信息知識(shí)而克里克在x射線分析研究方面經(jīng)驗(yàn)豐富。在處事上，他們都慣于把自己的想法很直接地表達(dá)出來，從未考慮到這樣可-10-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)能會(huì)傷害別人。在科學(xué)研究上這種性格是極其寶貴的，兩個(gè)人思想上的交鋒確實(shí)能產(chǎn)生許多新的東西。當(dāng)時(shí)克里克35歲，沃森只有23歲，兩個(gè)人在科學(xué)研究上都沒有取得什么較大的成果，都是急欲爬到科學(xué)〃頂層〃的年輕人，這使他們很快有了共同語言。他們都受《生命是什么》一書的影響，在觀念上是新的，看問題的角度是獨(dú)特的，對DNA的認(rèn)識(shí)高于其他人。他們都認(rèn)為DNA的結(jié)構(gòu)是生物學(xué)最根本的問題?；パa(bǔ)的性格和學(xué)科知識(shí)，共同的成功欲望和認(rèn)識(shí)，使他們走上了成功之路。.〃博采眾長〃是成功的基礎(chǔ)在創(chuàng)立模型的過程中，他們注意及時(shí)吸收和借鑒別人的最新研究成果。如前所述，查加夫、威爾金斯、富蘭克林、多諾休等人的研究成果給了他們很大的幫助。甚至一些〃外行〃的研究也給了他們以很大的啟迪，如薛定諤的用量子觀點(diǎn)來解釋基因行為、維納（控制論的先驅(qū)）的〃結(jié)構(gòu)一功能〃思想等。.科學(xué)無國界精神是成功的靈魂在創(chuàng)立模型的過程中，他們得到了威爾金斯、富蘭克林、鮑林等的無私幫助，而實(shí)際上他們正是同一研究領(lǐng)域的競爭對手。.邏輯推理與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合是成功的保證。當(dāng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的成果已經(jīng)達(dá)到可以做出比較合理的推測的階段，關(guān)鍵是要使建立起來的模型符合已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而其他的研究小組還認(rèn)為數(shù)據(jù)不足，需要進(jìn)一步獲取證據(jù)，他們太看重做實(shí)驗(yàn)，算數(shù)據(jù)了。就在別人還猶豫不決的時(shí)候，沃森和克里克做出了他們的模型。.創(chuàng)新氛圍是產(chǎn)生高水平新成果的溫床沃森和克里克所在的劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室，以物理學(xué)前沿為主要研究方向，二戰(zhàn)期間參與發(fā)展核武器和雷達(dá)的工作。戰(zhàn)后，由于核武器的發(fā)展規(guī)模大、保密要求高，不能在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行而獨(dú)立出去。這時(shí)，擔(dān)任該實(shí)驗(yàn)室主任的布拉格，果斷地開辟了用x射線衍射技術(shù)進(jìn)行生物大分子分析和利用雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行天文觀測研究兩個(gè)新領(lǐng)域，利用物理學(xué)的儀器和物理學(xué)家的思維方法進(jìn)行生物學(xué)和天文學(xué)的研究，這本身就是一個(gè)大膽、創(chuàng)新的決定。實(shí)驗(yàn)室充分尊重科學(xué)家的自主權(quán)和學(xué)術(shù)自由，積極開展學(xué)術(shù)爭論，注重學(xué)科間的交流與協(xié)作，為科學(xué)家發(fā)揮自己的創(chuàng)造潛能提供了良好的條件。四、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)建立的意義DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的建立標(biāo)志著分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)的誕生。鮑林對此評(píng)-11-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)價(jià)說：〃我相信DNA雙螺旋的這個(gè)發(fā)現(xiàn)以及這個(gè)發(fā)現(xiàn)的將要取得的進(jìn)展，必將成為近一百多年來生命科學(xué)以及所有我們對生命認(rèn)識(shí)的最大的進(jìn)步?！ǖ聽柌剪斂耍兰聡耍?qū)κ删w遺傳變異的研究而與美國的盧利亞、赫爾希同獲1969年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）在給沃森和克里克的信中預(yù)言：〃我有一種感覺，如果你們的模型是正確的話，如果所建議的有關(guān)復(fù)制的本質(zhì)有一點(diǎn)正確的話。那么，理論生物學(xué)將進(jìn)入一個(gè)最為激動(dòng)人心的時(shí)期?！ǖ拇_，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的建立起到了〃綱舉目張〃的作用。在它的指引下，50年來生物科學(xué)的基礎(chǔ)研究獲得了前所未有的大發(fā)展。在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)公市后的幾個(gè)星期，沃森和克里克又提出了DNA自我復(fù)制的假說。1955年美國的奧喬亞發(fā)現(xiàn)RNA聚合酶，并首次實(shí)現(xiàn)RNA的人工合成。1957年，美國的科恩伯格（奧喬亞的學(xué)生，兩人同獲1959年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶，并首次實(shí)現(xiàn)DNA的人工合成。1958年克里克提出〃中心法則〃學(xué)說。1961年，法國的雅各布、莫諾和雷沃夫提出關(guān)于基因調(diào)控的操縱子學(xué)說，并為稍后的研究成果所證實(shí)（三人同獲1965年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）；同年，雅各布等人發(fā)現(xiàn)mRNA韋斯和赫維赤?；魻柡退蛊じ衤謩e通過RNA的酶促會(huì)成實(shí)驗(yàn)和DNA-RNA雜交實(shí)驗(yàn)證明了轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。1961?1966年，美國的尼倫伯格和科拉納分別闡明了遺傳密碼；1965年，美國的霍利測定了丙氨酸t(yī)RNA的核甘酸序列和三葉草結(jié)構(gòu)及反密碼子，三人共獲1968年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1967年發(fā)現(xiàn)DNA連接酶。1970年，美國的特敏、巴爾蒂莫和杜爾貝科發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，發(fā)展了中心法則的內(nèi)容（三人于1975年獲諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）；同年，美國的史密斯、納森斯和瑞士的阿爾伯發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶，三人因此而獲1978年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。上述工作有力的推動(dòng)了生物科學(xué)研究的發(fā)展，也使人類進(jìn)一步了解了生命的奧秘。同時(shí)，也為基因工程的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1972年，美國的伯格首次實(shí)現(xiàn)了DNA的體外重組，使得人類有可能人為地改變生物的遺傳特性，定向繁殖自然界從未有過的新物種。他因此與美國的桑格和吉爾伯特（兩人分別提出了DNA堿基順序的測定方法）分享了1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1973,美國斯坦福大學(xué)以科恩為首的研究小組將外源基因?qū)氪竽c桿菌并得到表達(dá)，這標(biāo)志著基因工程的誕生。1976年，美國加州大學(xué)的博耶成功地實(shí)現(xiàn)了人生長激素釋放抑制因子在大腸桿菌中的表達(dá)，這標(biāo)志著人類能夠掌握生命、操作生命為人類造福的開端。這樣，-12-/16《DNA的分子結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)以基因工程為核心的生物工程迅速發(fā)展起來。1982年第一個(gè)基因工程產(chǎn)品胰島素在美國投放市場，拉開了生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的序幕。1982年，美國的兩位學(xué)者將人的生長激素基因?qū)胄∈蟮氖芫?，獲得了具有快速生長效應(yīng)的〃超級(jí)鼠〃。1983年，第一種轉(zhuǎn)基因植物（煙草）誕生。1985年，美國麥萊斯發(fā)明了PCR技術(shù)，更使基因工程技術(shù)如虎添翼（他因此與加拿大的史密斯共獲1993年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）。1990年人類基因組計(jì)劃正式啟動(dòng)。1993年第一個(gè)轉(zhuǎn)基因食品一一抗早熟保鮮轉(zhuǎn)基因西紅柿在美國上市……生物技術(shù)正以前所未有的速度向前發(fā)展，并滲透到我們生活的方方面面。生命科學(xué)已經(jīng)成為我們這個(gè)時(shí)代的領(lǐng)頭學(xué)科，而這一切都?xì)w功于沃森和克里克的偉大發(fā)現(xiàn)。被遺忘的英格蘭玫瑰很多人都知道沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的故事，更進(jìn)一步，有人還可能知道他們與莫里斯?威爾金斯因此分享了1962年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。然而，有多少人記得羅莎琳德?富蘭克林（「0$己kmfranklin），以及她在這一歷史性的發(fā)現(xiàn)中做出的貢獻(xiàn)？富蘭克林1920年生于倫敦，15歲就立志要當(dāng)科學(xué)家，但父親并不支持她這樣做。她早年畢業(yè)于劍橋大學(xué)，專業(yè)是物理化學(xué)。1945年，當(dāng)獲得博士學(xué)位之后，她前往法國學(xué)習(xí)x射線衍射技術(shù)。她深受法國同事的喜愛，有人評(píng)價(jià)她〃從來沒有見到法語講的這么好的外國人〃。1951年，她回到英國，在倫敦大學(xué)國王學(xué)院取得了一個(gè)職位。在那時(shí)候，人們已經(jīng)知道了脫氧核糖核酸（DNA）可能是遺傳物質(zhì)，但是對于dna的結(jié)構(gòu)，以及它如何在生命活動(dòng)中發(fā)揮作用的機(jī)制還不甚了解。就在這時(shí)，富蘭克林加入了研究DNA結(jié)構(gòu)的行列一一在相當(dāng)不友善的環(huán)境下。她負(fù)責(zé)起實(shí)驗(yàn)室的DNA項(xiàng)目時(shí)，有好幾個(gè)月沒有人干活。同事威爾金斯不喜歡她進(jìn)入自己的研究領(lǐng)域，但他在研究上卻又離不開她。他把她看作搞技術(shù)的副手，她卻認(rèn)為自己與他地位同等，兩人的私交惡劣到幾乎不講話。在那時(shí)的科學(xué)界，對女科學(xué)家的歧視處處存在，女性甚至不被準(zhǔn)許在大學(xué)的高級(jí)休息室里用午餐。她們無形中被排除在科學(xué)家間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)之外，而這種聯(lián)系對了解新的研究動(dòng)態(tài)、交換新理念、觸發(fā)靈感極為重要。富