第三章 基因的本质
第二节 DNA分子的结构
Ⅰ.学习目标
1．知识与技能：理解DNA分子的结构特点。
2．过程与方法：
（1）培养观察能力、分析理解能力：通过观察DNA结构模型来提高观察能力、分析和理解能力。（
（2）通过分析DNA结构模型的建立过程，培养学生发现问题、解决问题、应用最新研究成果以及与人合作的能力。
3．情感态度与价值观：通过DNA的结构的学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。
Ⅱ.学习重点、难点
重点：DNA分子的结构。 难点：DNA分子的结构。
Ⅲ.学习过程
【知识回顾】
DNA分子的基本组成单位—— 。
每一分子脱氧核苷酸由一分子 ，一分子脱氧核糖和一分子 组成。
【自主学习】
一、DNA双螺旋结构模型构建过程
1、构建者：
2、过程：
3、启示：
【交流展示，合作探究】
二、DNA分子的结构
活动一：利用卡纸模型构建一个脱氧核苷酸
问题1：碱基和磷酸分子分别连接在脱氧核糖的几号碳原子上？
活动二：构建一条含3个脱氧核苷酸的长链，并尝试构建出与其对应的另一条链
问题2：每两个脱氧核苷酸之间是如何相连的？
问题3：两条链之间的碱基如何相连？两条链的方向如何？从中体现了DNA分子结构的什么特性？
小结：
DNA分子的结构
1．由两条 平行的脱氧核苷酸链组成。
2．外侧： 交替连接构成了DNA的 。
3．内侧：两条脱氧核苷酸链上的碱基通过 连接成 。碱基配对的方式有 两种。碱基之间的这种一一对应关系，叫做 原则。
活动三：小组间交流构建出的DNA片段的碱基对排列顺序
问题4：仅三对脱氧核苷酸排列出来的DNA片段一样吗？比较下哪组的DNA最稳定？
问题5：如果给予充足的4种脱氧核苷酸，总共能构建出几种这样的DNA片段？这又能体现DNA分子结构的什么特性？
问题6：遗传信息储存在DNA分子中的哪个部分？
小结：
三、DNA分子的特性： ⑴ ⑵ ⑶
四、遗传信息：碱基对的 代表遗传信息。
Ⅳ.总结反思
Ⅴ.课堂检测
右图是DNA的分子结构模式图，说出图中以下的名称。
1. 2.
5. 6.
7. 8.
9.
2.（双选）下列关于DNA双螺旋结构的主要特点的叙述中，不正确的是（ ）
A、DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
B、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对
C、两条链上的碱基遵循A与U、G与C的配对原则
D、DNA分子由两条反向平行的核糖核苷酸链盘旋而成
3、DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）的是（ ） A、含胸腺嘧啶32%的样品 B、含腺嘌呤17%的样品 C、含腺嘌呤30%的样品 D、含胞嘧啶15%的样品
4、某DNA分子，共有碱基2000个，其中A有400个，则T有（ ）个，C和G各有（ ）个 。
Ⅶ.课后提升
1.DNA分子结构中没有的物质是 （ ）
A．腺嘌呤 B．磷酸 C．核糖 D．胞嘧啶
2.右图示核苷酸结构，下列关于核苷酸的叙述不正确的是
A．图中a为磷酸，b为五碳糖
B．DNA中的b为脱氧核糖
C．烟草细胞内c共有五种
D．噬菌体内这样的结构有八种
3．下列有关DNA的叙述中正确的是
A．同一生物个体各种体细胞核中的DNA分子相同
B．DNA只存在于细胞核中
C．细胞缺水和营养不足将影响DNA碱基组成
D．DNA分子的单链中必有A+G=C+T或A+C=G+T
4.某双链DNA分子中，G的含量占该DNA分子碱基总数的20%，则T的含量占（ ）
A、50% B、40% C、30% D、20%
5．某DNA分子片段中共有400个脱氧核苷酸，其中鸟嘌呤脱氧核苷酸占20%，。则该DNA分子中“A—T”碱基对共有多少对？
A．80 B．120 C．200 D．240
6. 某双链DNA分子中，Ａ＋Ｔ占全部碱基的40% ，在其中的一条链中Ｃ占该链碱基的20%，另一条链中Ｃ的含量为（ ）
A.20% B.40% C.50% D.80%
7.构成双链DNA分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（ ）
A、（A+C）/（T+G）
B、（A+G）/（T+C）
C、（A+T）/（G+C）
D、A / T 或 G / C
8.在某DNA片段中，有腺嘌呤a个，与该片段全部碱基的比值为b。那么在该DNA片段中胞嘧啶的数目为
A．a/（2b）—a B．a（1/b—1） C．a/（2b）—1 D．a/b—2a
9.DNA的一条链中（A+G）/（T+C）=2，另一条链中相应的比是 ，整个DNA分子中相应的比是 。
10.DNA的一条链中（A+T）/（C+G）=2，另一条链中相应的比是 ，整个DNA分子中相应的比是 。
DNA分子的结构
——课题来源：人教版必修二《遗传与进化》 所属单元章节：第三章第二节
教师姓名
魏玲玲
所在学校
东方明珠学校
联系电话
15818361070
QQ邮箱
52600029@qq.com
教学分析
课标要求
1.概述DNA分子结构的主要特点
2.制作DNA分子双螺旋结构模型
教材分析
《DNA分子的结构》编写在高中生物人教版必修2第三章第2节。它在教材中起着承前启后的作用，一方面，本节内容是从分子水平上进一步认识基因的本质，是在前两章的基础上完成的；另一方面，又为后面基因的表达、生物的变异和进化进行了必要的知识铺垫。
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DNA结构、DNA复制以及DNA控制蛋白质合成过程中遵循的重要原则。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；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，它是学生理解生物多样性、特异性、物种稳定性本质的物质基础。
通过阅读DNA双螺旋结构模型构建的故事，使学生不仅能自然的了解到DNA双螺旋结构的主要特点，还能感悟科学家锲而不舍的精神，以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质，从而在情感、能力等多方面得到启示。
学情分析
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，掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成等相关知识，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。 高中学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，他们的心智还不能有效控制其行为冲动，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。
教学重点、难点
重点：
DNA分子的结构特点
DNA双螺旋结构的模型构建
难点：
DNA分子的结构特点
教学策略
下发导学案完成预习内容。利用学案导学法完成教学内容。
教法：观察法、讨论法、探究法、问答法等教学方法。 DNA双螺旋结构属于分子水平且为三维立体结构，对于学生的空间思维能力要求较高，比较抽象。因此，在教学过程中应注意运用多种多媒体教学手段，展示DNA的空间结构模型，化抽象为直观。此外，教学过程中应注意通过“设问——讨论——合作——补充——结论”的教学模式，充分发挥学生的主体作用，激发学生的学习兴趣。
教学目标
1.知识与技能
理解DNA分子的结构特点。
2.过程与方法
（1）培养观察能力、分析理解能力：通过观察DNA结构模型来提高观察能力、分析和理解能力。
（2）通过分析DNA结构模型的建立过程，培养学生发现问题、解决问题、应用最新研究成果以及与人合作的能力。
3.情感态度与价值观
通过DNA的结构和复制的学习，探索生物界丰富多彩的奥秘，从而激发学生学科学、用科学、爱科学的求知欲。
教学过程
教学环节
教学目的
教师行为
学生行为
引入新课
研读科学家的研究历程
【课堂活动一】
【课堂活动二】
教师精讲
【课堂活动三】
激发学生对DNA双螺旋结构的学习兴趣
明确学习目的
体会科学家善于捕获和分析信息，合作研究及锲而不舍的科研精神。为自主探究做准备。
引导学生探究一个脱氧核苷酸组成
引导学生探究脱氧核苷酸的连接方式以及两条链之间的连接方式。
培养学生动手操作能力。体验科研过程。
通过对几个小组构建的模型的比较，让学生归纳出DNA分子结构的三大特性。培养学生语言表达与交流能力。
（展示我国几起重大拐卖儿童案件中解救儿童认亲仪式照片）
提问：有些儿童在刚出生没多久后就被拐走，若干年后才被解救出来。儿童在样貌上已经发生很大变化，那么父母是通过什么方式去辨认自己的孩子的呢？
DNA作为遗传物质已经不容置疑，就像每个人的基因身份证一样，可以作为每个人身份的证明。
既然DNA有这样的功能，而我们生物学常说“结构与功能相联系”，那么要弄清DNA为何有这样的功能，首先就要先学习它的结构。
【板书】第二节、DNA分子的结构
请同学们阅读课本P47-48内容，了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。
【板书】一、DNA双螺旋结构模型的构建
1、构建者：
2、过程
介绍研究过程：DNA双螺旋结构模型的建立过程中，威尔金斯和弗兰克林这两位科学家却比沃森和克里克研究得还要早。1951年，威尔金斯在DNA结构的研究中，采用了Ｘ射线衍射法，得到了一张非常清楚的DNA的Ｘ射线衍射图谱。此外，当时科学界已经认识到DNA是由4种脱氧核苷酸组成，分别含有A、T、C、G四种碱基。
在DNA结构的研究过程中，沃森和克里克的研究成果，让世人终于认清了这个生命现象决定者的真面目——DNA双螺旋结构。
沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。
提问：他们的这种工作方式给予你哪些启示？
指导学生分组利用自制纸片工具构建一个脱氧核苷酸。
提问：碱基和磷酸分别连接在脱氧核糖的哪几号碳原子上。
组织学生构建一条含有3个脱氧核苷酸的长链，并同组之间交流尝试构建对应的一条链。
提问：每两个脱氧核苷酸之间是如何相连的？
提问：两条链之间的碱基如何相连？两条链的方向如何？
（关注学生出现的错误，及时请出在黑板上展示后，由其他同学讨论点评后纠正，同时引导学生总结连接方式。）
（分组制作时，教师巡视，检查各组模型，并随机展示、点评1到2个作品，做好恰当的组织引导，避免盲目探究。）
展示双螺旋结构模型，让学生观察空间结构。
归纳DNA分子的结构特点。
【板书】二、DNA分子结构的主要特点：
小组间交流构建出的DNA片段的碱基对排列顺序。
提问：片段一样吗？比较哪组的DNA最稳定？
提问：如果给予充足的脱氧核苷酸，你们总共能构建出几种这样的DNA片段？
大概引导下排列组合类型的计算。
提问：以上问题体现了DNA分子结构的什么特性？遗传信息储存在DNA分子中的哪个部分？
教师详讲。
【板书】
三、DNA分子的特性：稳定性、多样性、特异性
四、遗传信息：碱基对的排列顺序代表遗传信息。
（亲子鉴定，验DNA……）
认真听讲。
仔细阅读课本内容，补充学案中有关构建过程的网络图。
思考……
（1.善于与他人交流、沟通2.对从事的研究要保持激情3.小组成员知识背景上最好互补4.善于利用他人的研究成果和经验……）
认识脱氧核糖的五个碳原子位置。
碱基——1号碳原子。磷酸——5号碳原子。
思考问题，制作双链模型
补充笔记、学案
表达，交流
思考
认真听讲，记笔记。
课堂小 结
★化学组成： 一分子磷酸
基本单位：脱氧核苷酸 一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
★空间结构 两条链反向平行
基本骨架：磷酸和脱氧核糖
规则的双 碱基对在内
螺旋结构 碱基互补配对原则
★特性：稳定性、多样性、特异性
回忆，总结归纳
教学反思
本节课选自必修2《遗传和进化》中第三章第二节“DNA分子的结构”。本节内容在初中生物课和高中生物必修1《分子与细胞》的基础上，进一步阐述DNA分子作为主要的遗传物质到底结构如何，使学生对DNA有更深入的理解和认识，同时为后面内容的学习奠定了基础。由于本节内容中DNA分子的结构是立体的空间结构，比较抽象，学生学习起来会感到难以理解。若能结合多媒体课件、模型，则能较好地突破这一难点，起到良好的教学效果。
教学一开始以发生在身边的案例引入，拉近抽象的DNA与学生的距离。教学过程中，学生先通过阅读资料，对DNA结构的构建过程和DNA分子结构的特点有了一定了解，但对于细节知识，如DNA的两条链为什么“反向平行”？一条链上每两个脱氧核苷酸之间如何连接？碱基互补配对时为什么必须A-T配对，C-G配对？等问题的认识都不够深刻。我们通过让学生亲子动手体验构建的方法，加上老师的问题串式的衔接，让学生在课堂上既动手又动脑，全方位地调动感官，使抽象的知识形象化，有效地解决了以上的难题。
在课时安排上，时间主要留给学生做构建，因此对碱基互补配对原则的应用内容没有安排在本节课内完成。
互动的教学模式比较受学生的欢迎，但对老师的课堂调控能力来讲也是一大挑战，同时还要关注学生在构建过程中出现的问题，及时展示、讨论、纠正。
教学评价
魏玲玲老师的课：1。导课新颖，从身边的人和事（从拐卖儿童，到DNA亲子鉴定）轻松导入新课《DNA的分子结构》。2。课前准备充分，自制了不少教具和课件，学案设计合理，思路清晰，重难点突出。3。教学过程中教态亲切自然，语言简练，思路流畅，善于启发式教学，有讲有练讲练结合，善于理论联系实际，表现出很强的专业知识功底4。让学生上黑板或分组构建DNA的有关模型，既可发现学生问题，又能培养学生的动手能力和团队合作意识，同样也体现了学生的主体作用，教师的主导作用。总之，这堂课学生参与度高，课堂气氛浓，效果好。——科组长李忠生老师
课件14张PPT。DNA分子的结构东方明珠学校 魏玲玲Ⅰ.学习目标 理解DNA分子的基本组成单位及DNA结构的主要特点。 了解DNA分子的特性。 Ⅱ.学习重难点： DNA分子的结构。 DNA的基本组成元素有哪些？C、 H、 O、 N、 PDNA的基本组成单位是什么？由哪几种物质组成？脱氧核苷酸 = 含氮碱基 + 脱氧核糖 + 磷酸含氮碱基：A、T、G、C回顾PN构建过程：
威尔金斯和富兰克林 DNA含有4种脱氧核苷酸，分别含提供的__________图谱 有_____________ 四种碱基
（1）沃森和克里克推算出DNA分子呈__________结构
（2）尝试 双螺旋 __________位于螺旋的外部
建立 特点 失败
模型 三螺旋 ________________在外，碱基
在内，且_____ ___配对
失败
查哥夫提出DNA分子中A=T,G=C
(3)重新构建模型：让____________配对，____________配对
形成DNA双螺旋结构模型 一、DNA双螺旋结构模型的构建ATGC螺旋碱基磷酸和脱氧核糖相同碱基A与TG与CDNA衍射ATGCDNA衍射碱基ATGCDNA衍射螺旋碱基ATGCDNA衍射磷酸和脱氧核糖螺旋碱基ATGCDNA衍射相同碱基磷酸和脱氧核糖螺旋碱基ATGCDNA衍射A与T相同碱基磷酸和脱氧核糖螺旋碱基ATGCDNA衍射G与CA与T相同碱基磷酸和脱氧核糖螺旋碱基ATGCDNA衍射 1’2’3’4’5’课堂活动1:构建一个脱氧核苷酸。二、DNA分子的结构特点构建一条脱氧核苷酸链(含3个脱氧核苷酸)。课堂活动2小组交流，构建对应的另一条链。【课堂反馈1】下面是DNA的分子结构模式图，说出图中以下的名称。 1.
2.
5.
6.
7.
8.
9.
胞嘧啶腺嘌呤脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键小组间交流：构建出的DNA片段的碱基对排列顺序课堂活动3ATATTAGGGGCCCATC两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序，和碱基互补配对是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。特性1：
稳定性特性2：
多样性特性3：
特异性DNA分子的特性遗传信息：
DNA分子中碱基对的排列顺序就代表了遗传信息。课堂反馈2（双选）下列关于DNA双螺旋结构的主要特点的叙述中，不正确的是（ ）
A、DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
B、两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对
C、两条链上的碱基遵循A与U、G与C的配对原则
D、DNA分子由两条反向平行的核糖核苷酸链盘旋而成CD总结★化学组成：基本组成单位：一分子磷酸一分子脱氧核糖一分子含氮碱基★空间结构规则的双螺旋结构两条链反向平行基本骨架：磷酸和脱氧核糖碱基对在内碱基互补配对原则★特性：稳定性、多样性、特异性脱氧核苷酸
