dna分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)

1、<p>　　DNA分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)本節(jié)課，我改變教材中對(duì)DNA結(jié)構(gòu)介紹的順序，教材中是先介紹科學(xué)史中的研究成果，然后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，理解DNA的結(jié)構(gòu)，我認(rèn)為這樣容易造成科學(xué)知識(shí)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的割裂，使學(xué)生產(chǎn)生科學(xué)知識(shí)比較枯燥，實(shí)驗(yàn)只是對(duì)知識(shí)的驗(yàn)證的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)是產(chǎn)生科學(xué)知識(shí)的源泉，因此，我把該實(shí)驗(yàn)分解，并通過(guò)讓學(xué)生通過(guò)跟隨科學(xué)家的研究歷程制作DNA的結(jié)構(gòu)模型，在學(xué)生的探

2、究中發(fā)現(xiàn)科學(xué)家們?cè)龅降膯?wèn)題，并積極思考如何解決問(wèn)題，這樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅促進(jìn)對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的知識(shí)的學(xué)習(xí)和深入理解；同時(shí)能夠?qū)W習(xí)到科學(xué)家善于捕獲分析信息和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S品質(zhì)及持之以恒的科研精神。在探究中學(xué)生也能準(zhǔn)確地分析出現(xiàn)的問(wèn)題并積極地涉及解決問(wèn)題的辦法，并且有許多同學(xué)的想法與科學(xué)家的想法不謀而合，這樣縮短了科學(xué)研究與高中生之間的距離，借此激勵(lì)學(xué)生勇敢的走上科學(xué)研究之路。</p><p>　　因此在教學(xué)中我覺(jué)得把DNA結(jié)

3、構(gòu)模型的制作的實(shí)驗(yàn)分解后，對(duì)學(xué)生理解脫氧核苷酸的結(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)確理解脫氧核苷酸是如何構(gòu)成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的，而且其中的堿基互補(bǔ)配對(duì)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。</p><p>　　課前準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)器材DNA分子模型，教學(xué)課件</p><p><b>　　教學(xué)過(guò)程：</b></p><p&g

4、t;<b>　　一、DNA的研究</b></p><p>　　教師：1869年德國(guó)生物化學(xué)家米歇爾最早發(fā)現(xiàn)DNA這種化合物的存在。在之后的近一個(gè)世紀(jì)里，許多科學(xué)家進(jìn)行了大量的研究和探討，分析DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成，并努力探索這蘊(yùn)涵生命奧秘的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，希望揭開(kāi)DNA結(jié)構(gòu)的神秘面紗。</p><p>　　請(qǐng)學(xué)生出示收集到的資料：1944年，發(fā)現(xiàn)的DNA（脫氧核糖核酸）可

5、能攜帶遺傳信息。1953年英國(guó)科學(xué)家沃森和克里克推斷出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。</p><p>　　二、跟隨科學(xué)家研究足跡，認(rèn)識(shí)DNA的結(jié)構(gòu)</p><p>　　教師：在沃森和克里克之前，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)了DNA的化學(xué)成分是由脫氧核苷酸組成，每分子的脫氧核苷酸又是由三個(gè)分子組成。</p><p>　　學(xué)生：是由一分子脫氧核糖、一分子含氮的堿基和一分子磷酸基組成。<

6、/p><p>　　教師：看課件學(xué)習(xí)三個(gè)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)理解它們是如何形成脫氧核苷酸的。</p><p>　　脫氧核苷酸間通過(guò)脫水縮合連在一起成為多核苷酸鏈。</p><p>　　教師：人們雖然已經(jīng)知了DNA的化學(xué)成分，但是脫氧核糖、磷酸和四種堿基是如何組成多核苷酸鏈的，卻一直未達(dá)成一致的意見(jiàn)。</p><p>　　學(xué)生活動(dòng)：我們先試著把自己制

7、作的四個(gè)脫氧核苷酸連成長(zhǎng)鏈，找?guī)讉€(gè)同學(xué)說(shuō)明他的四個(gè)核苷酸是怎樣排序的，并提示同學(xué)思考。</p><p>　　你手邊的四個(gè)四種核苷酸能排成多少種順序？如果有足夠的四種核苷酸仍舊排成4個(gè)核苷酸構(gòu)成的鏈，排列方式應(yīng)有多少種？如果用足夠的四種脫氧核苷酸連成一條由4 000個(gè)脫氧核苷酸形成的一條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈，那么，能形成多少種排序不同的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈呢？</p><p>　　教師：這樣可以蘊(yùn)藏?zé)o窮

8、信息的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈到底是怎樣組成DNA分子的呢？近百年來(lái)科學(xué)家沒(méi)有找到能被人們公認(rèn)的答案，當(dāng)時(shí)有的知名科學(xué)家曾提出DNA的三鏈、四鏈模型，沃森和克里克也曾試圖著做了三鏈結(jié)構(gòu)，但都被科學(xué)界否定了。</p><p>　　直到富蘭克林拍攝了一張DNA纖維B型照片，當(dāng)沃森看到這張片子時(shí)激動(dòng)得話也說(shuō)不出來(lái)了，他的心怦怦直跳，因?yàn)閺倪@張片子上完全可以斷定DNA的結(jié)構(gòu)是一個(gè)螺旋體。當(dāng)沃森騎著自行車(chē)回到學(xué)校，進(jìn)門(mén)的時(shí)候，他已打

9、定了主意要親自制作一個(gè)DNA雙鏈模型。沃森認(rèn)為，自然界中的事物，如機(jī)體內(nèi)部的各種器官和細(xì)胞內(nèi)的染色體都是成雙成對(duì)的，DNA分子可能是一種雙鏈結(jié)構(gòu)。他的這種想法得到了克里克認(rèn)可。于是他們兩人便想盡辦法用紙和鐵絲制作模型。</p><p>　　教師：許多現(xiàn)代化的建筑為了節(jié)省空間都有一個(gè)螺旋形的樓梯。樓梯的支撐能否看作脫氧核糖和磷酸形成的鏈，即糖—磷酸—糖—磷酸—糖—磷酸……好像一節(jié)一節(jié)的鏈一樣。我們不妨大膽想象一下，

10、怎樣搭建這個(gè)雙鏈DNA模型呢？</p><p>　　學(xué)生動(dòng)手并討論：我們兩個(gè)人一組把你們的兩段DNA鏈連成雙鏈。同學(xué)們馬上發(fā)現(xiàn)提出異議，在大多數(shù)同學(xué)之間的兩條鏈無(wú)法連成合理的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　教師：在制作模型的過(guò)程中，沃森和克里克當(dāng)時(shí)也遇到同樣的問(wèn)題，他們無(wú)法把堿基放到模型中他們?nèi)我膺x擇的位置上，這些堿基不得不用一種特殊的方式連在一起。每一個(gè)梯級(jí)必須由兩個(gè)堿基組成。問(wèn)題在于

11、嘌呤是長(zhǎng)的，而嘧啶是短的。如果把這兩個(gè)“長(zhǎng)”的連接起來(lái)，那么做出來(lái)的梯級(jí)就太寬，不適合這個(gè)樓梯扶手的兩個(gè)鏈之間的空間。在另一頭，如果把兩個(gè)“短”的連接在一起，其結(jié)果是梯級(jí)又太狹窄，同樣無(wú)法布滿兩個(gè)扶手之間的空間?？墒翘烊恍纬傻慕Y(jié)構(gòu)總是十分合理而完善的。</p><p>　　學(xué)生朗讀教材內(nèi)容：1952年春天，奧地利的著名生物化學(xué)家查哥夫訪問(wèn)了劍橋大學(xué)，沃森和克里克從他那里得到了一個(gè)重要的信息：A的量等于T的量，G的

12、量等于C的量。于是沃森和克里克又興奮起來(lái)，讓A（“長(zhǎng)”的）必須和T（“短”的）連接，G（“長(zhǎng)”的）必須和C（“短”的）連接，這樣便能做成一個(gè)結(jié)構(gòu)很牢固很平衡的螺旋體。內(nèi)部的堿基間嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：一條鏈上有堿基A，另一條鏈必有堿基T與其配對(duì)，一條鏈上有堿基C，另一條鏈上必有堿基G與其配對(duì)；堿基間通過(guò)氫鍵連在一起。之后的研究中我們了解到A與T有兩個(gè)氫鍵，G與C有三個(gè)氫鍵。</p><p>　　學(xué)生活動(dòng)：下面

13、我們八人一組，要求一些組之間互換一些種類(lèi)脫氧核苷酸對(duì)，然后把你們的核苷酸重新按著堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則組合在一起形成雙鏈，制作成DNA的平面結(jié)構(gòu)。</p><p>　　展示一下各組制作的DNA平面結(jié)構(gòu)，檢查有無(wú)連接錯(cuò)誤并給與正確的評(píng)價(jià)。</p><p>　　教師：在制作過(guò)程中同學(xué)們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)堿基數(shù)量或脫氧核苷酸的數(shù)量有什么規(guī)律？</p><p>　　學(xué)生思考后作答：在雙

14、鏈DNA分子中，因?yàn)閴A基互補(bǔ)配對(duì)，有A=T，C=G；同時(shí)使嘧啶堿基的總數(shù)與嘌呤堿基的總數(shù)相等即A＋G＝C＋T。這可作為判斷單、雙鏈DNA的基本依據(jù)。</p><p>　　教師：我們每組計(jì)算本組制作的DNA分子片段的（A＋T）／（G＋C）的比值是多少，比較不同小組該比值，不同小組所得的DNA中的該比值有差異。由此我們可以得出什么結(jié)論呢？</p><p>　　學(xué)生總結(jié)：不同的DNA分子中AT對(duì)

15、和GC對(duì)的比例不同。</p><p>　　教師：如果某段DNA分子由4 000個(gè)脫氧核苷酸對(duì)組成，其DNA分子的排列順序有多少種？</p><p>　　學(xué)生總結(jié)：44000種 （有學(xué)生會(huì)問(wèn)）為什么不是48000種？</p><p>　　學(xué)生總結(jié)：因?yàn)閴A基互補(bǔ)配對(duì)，所以一條鏈的堿基排序決定另一條鏈的排序，因而只要計(jì)算其中一側(cè)鏈的種類(lèi)即可。</p><

16、;p>　　三、建立DNA的空間模型</p><p>　　教師：我們知道化學(xué)原子的化學(xué)建是向空間延展的，不是平面的。那么DNA的空間結(jié)構(gòu)是什么樣的呢？沃森和克里克在將DNA模型與拍攝的X射線照片比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩者完全相符。</p><p>　　教師：下面我們用我們制作的DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)一下DNA分子的立體結(jié)構(gòu)是有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。（出示課件中DNA雙螺旋立體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)模型）<

17、;/p><p>　　學(xué)生總結(jié)：請(qǐng)同學(xué)概括DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：外側(cè)是磷酸和脫氧核糖交替排列，內(nèi)部是以堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成的堿基對(duì)。</p><p>　　老師補(bǔ)充：在DNA分子的雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)中：①共有四種堿基對(duì)：AT對(duì)、TA對(duì)、GC對(duì)、CG對(duì)。②一般DNA每螺旋一周要繞過(guò)10對(duì)堿基，在一對(duì)脫氧核苷酸之間的長(zhǎng)度為2 nm，相鄰兩對(duì)堿基之間的距離為0.34 nm，一個(gè)螺旋為3.4 nm。這些都體現(xiàn)