高中生物人教版遺傳與進(jìn)化第3章基因的本質(zhì)第2節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu) 精品獲獎(jiǎng)

必修2第3章第1節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)a.說(shuō)出科學(xué)家沃森和克里克對(duì)DNA的探索歷程b.概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)2.能力目標(biāo)a.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型b.運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則解決進(jìn)行DNA堿基計(jì)算3.情感目標(biāo)a.認(rèn)同與人合作、鍥而不舍的精神和善于利用前人的成果在科學(xué)研究中的重要性二、教學(xué)重點(diǎn)a.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)b.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型三、教學(xué)難點(diǎn)DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)四教學(xué)流程教學(xué)流程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié)一：課程導(dǎo)入簡(jiǎn)介：美國(guó)科學(xué)家沃森（J．，1928—）和英國(guó)科學(xué)家克里克（，1916—2023），共同提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。這是20世紀(jì)繼愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論之后的又一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入分子的層次。兩位科學(xué)家獲得了1962年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)。閱讀、思考。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)。環(huán)節(jié)二：講授新課

一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建讓學(xué)生閱讀沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型故事，回答問(wèn)題，加以點(diǎn)撥歸納。討論1:當(dāng)時(shí)，科學(xué)家對(duì)DNA的認(rèn)識(shí)是怎樣的？組成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸。根據(jù)含氮堿基種類不同，有4種脫氧核苷酸，結(jié)構(gòu)圖如下：討論2：威爾金斯和同事富蘭克林提供的DNA衍射圖譜對(duì)他們有什么幫助？由衍射圖譜，推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。討論3：沃森和克里克嘗試了很多種螺旋模型，他們經(jīng)歷了怎樣的失敗，又是怎樣糾正的？錯(cuò)誤:他們建立的模型中有雙螺旋，也有三螺旋；糾正:最終確定為雙螺旋而不是其他螺旋;錯(cuò)誤:堿基位于外部。糾正:他們將磷酸－脫氧核糖安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內(nèi)部。錯(cuò)誤:相同的堿基進(jìn)行配對(duì)，即A與A配對(duì)，T與T配對(duì)糾正:A與T配對(duì)，G與C配對(duì)討論4:上述資料中涉及到哪些學(xué)科的知識(shí)和方法？這對(duì)你理解生物科學(xué)的發(fā)展有什么啟示？物理學(xué)、生物化學(xué)、數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)；多學(xué)科交叉運(yùn)用，推動(dòng)了生物學(xué)的發(fā)展。討論5:沃森和克里克默契配合，建構(gòu)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，作為科學(xué)家合作研究的典范，在科學(xué)界傳為佳話。這給予你哪些啟示？1.善于學(xué)習(xí)和借鑒他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；2.善于與他人交流、溝通和合作；3.大膽設(shè)想，科學(xué)推理，百折不撓，鍥而不舍的精神。成功之處：A-T堿基對(duì)與G-C堿基對(duì)具有相同的形狀和直徑，這樣組成的DNA分子具有穩(wěn)定的直徑，能夠解釋A、T、G、C的數(shù)量關(guān)系，同時(shí)也能解釋DNA的復(fù)制。【典型例題】(2023·廣東，2)1953年Watson和Crick構(gòu)建了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，其重要意義在于()①證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)②確定DNA是染色體的組成成分③發(fā)現(xiàn)DNA如何儲(chǔ)存遺傳信息④為DNA復(fù)制機(jī)制的闡明奠定基礎(chǔ)A.①③B.②③C.②④D.③④【答案】D【方法點(diǎn)撥】沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)是：(1)DNA分子由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；(2)兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)。二、DNA分子的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)展示DNA分子結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生分別觀察分析其兩條鏈反向關(guān)系、外側(cè)組成、內(nèi)部組成，歸納DNA分子的結(jié)構(gòu)組成要點(diǎn)如下：①兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈反向平行盤旋而成。②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。③兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，例如：eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(A＝T或T＝A,G≡C或C≡G))遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則2.特性引導(dǎo)學(xué)生就DNA結(jié)構(gòu)特性分析歸納其特性如下：(1)相對(duì)穩(wěn)定性：DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不變。(2)多樣性：不同的DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目不同，排列順序多種多樣。若某DNA分子中有n個(gè)堿基對(duì)，則排列順序有4n種。(3)特異性：每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基對(duì)排列順序，代表了特定的遺傳信息?！局R(shí)梳理】DNA的組成和結(jié)構(gòu)“五四三二一”五種元素：C、H、O、N、P四種堿基：A、G、C、T，組成四種脫氧核苷酸三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基兩條長(zhǎng)鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)【典型例題】如圖表示一個(gè)DNA分子的片段，下列有關(guān)表述正確的是()A.④代表的物質(zhì)中儲(chǔ)存著遺傳信息B.不同生物的DNA分子中④的種類無(wú)特異性多樣性體現(xiàn)在=2\*GB3②和=3\*GB3③的交替排列分子中A與T堿基對(duì)含量越高，其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定【答案】B【解析】遺傳信息蘊(yùn)藏在4種脫氧核苷酸的排列順序之中，單個(gè)核苷酸則不能儲(chǔ)存遺傳信息，A項(xiàng)錯(cuò)誤；不同生物的DNA均由4種脫氧核苷酸(包括④)組成，B項(xiàng)正確；=2\*GB3②脫氧核糖和=3\*GB3③磷酸的交替排列穩(wěn)定不變，體現(xiàn)DNA的穩(wěn)定性，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于C—G堿基對(duì)含3個(gè)氫鍵，所以C—G堿基對(duì)含量越高，DNA越穩(wěn)定，D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、制作DAN雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型提供材料用具，講解制作步驟，讓學(xué)生動(dòng)手完成DAN雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型制作。材料用具：硬塑方框2個(gè)（長(zhǎng)約10cm），細(xì)鐵絲2根(長(zhǎng)約，球形塑料片（代表磷酸）若干，雙層五邊形塑料片(代表脫氧核糖)若干，4種不同顏色的長(zhǎng)方形塑料片（代表4種不同堿基）若干，粗鐵絲2根（長(zhǎng)約10cm），訂書(shū)釘。制作：從基本組成物質(zhì)磷酸、脫氧核糖、含氮堿基的代表物開(kāi)始，通過(guò)釘書(shū)針連接成“基本單位一—脫氧核苷酸”模型，然后把脫氧核苷酸模型按一定的堿基順序依次穿在鐵絲上構(gòu)成一條DNA鏈，同樣方法制作另一條，再按堿基互補(bǔ)配對(duì)方式用釘書(shū)針連好兩條鏈，最后旋轉(zhuǎn)。四、DNA分子堿基數(shù)量和比例的計(jì)算讓學(xué)生完成教材51頁(yè)拓展題，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推導(dǎo)出相關(guān)的數(shù)學(xué)公式，嘗試進(jìn)一步總結(jié)這些公式，從中概括出一些規(guī)律。(1)在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基兩兩相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)。(2)在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)的兩堿基之和(如A＋T或C＋G)占全部堿基的比例等于其任何一條單鏈中這兩種堿基之和占該單鏈中堿基數(shù)的比例。(3)DNA分子一條鏈中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒數(shù)等于互補(bǔ)鏈中該種堿基的比值，在整個(gè)DNA分子中該比值等于1。(不配對(duì)的堿基之和的比值在兩條單鏈中互為倒數(shù))(4)DNA分子一條鏈中(A＋T)/(C＋G)的比值等于其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中該種比例的比值。(配對(duì)的堿基之和的比值在兩條單鏈和雙鏈中比值都相等)(5)不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性?！镜湫屠}】從某生物組織中提取DNA進(jìn)行分析,其中鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%,又知該DNA分子的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤,24%是胞嘧啶,則與H鏈相對(duì)應(yīng)的另一條鏈中,腺嘌呤、胞嘧啶分別占該鏈全部堿基數(shù)的()%、22%%、28%%、11%%、14%【答案】A【方法點(diǎn)撥】由DNA分子中G與C之和占全部堿基的46%,可知DNA分子中A與T之和占全部堿基的54%,則在DNA分子雙鏈中A=T=27%,G=C=23%,H鏈中A占28%,C占24%,則與H鏈相對(duì)應(yīng)的另一條鏈中,A占2×27%-28%=26%,C占2×23%-24%=22%。閱讀、思考、討論回答。閱讀。分析、作答。演練、作答。觀察、分析、回答。分析、歸納。演練、作答。模型建構(gòu)。演練、推導(dǎo)。演練、作答。說(shuō)出科學(xué)家沃森和克里克對(duì)DNA的探索歷程；認(rèn)同與人合作、鍥而不舍的精神和善于利用前人的成果在科學(xué)研究中的重要性。概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行堿基計(jì)算。環(huán)節(jié)三：課堂小結(jié)共同歸納本節(jié)要點(diǎn)分子的化學(xué)組成(1)基本組成元素：C、H、O、N、P(2)基本單位：4種脫氧核苷酸分子的結(jié)構(gòu)：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)分子特性：穩(wěn)定性、多樣性、統(tǒng)一性呼應(yīng)。回顧本節(jié)要點(diǎn)環(huán)節(jié)四：課堂練習(xí)DNA熔解溫度(Tm)是使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開(kāi)一半時(shí)所需要的溫度，不同種類DNA的Tm值不同。如圖表示DNA分子中G＋C含量(占全部堿基的比例)與Tm的關(guān)系。下列有關(guān)敘述，不正確的是()A.一般地說(shuō)，DNA分子Tm值與G＋C含量呈正相關(guān)值相同的DNA分子