《DNA分子的结构》学情分析
本节“DNA分子的结构”是高中生物必修二第三章第二节的内容。之前通过学习生物发展历史中的几个经典实验，学生已经有很清楚的认识，DNA是主要的遗传物质，体现了该物质的功能，因此紧接着学习本内容：DNA分子的结构。能够加深认识和理解。为接下来学习DNA的复制，基因的本质，和基因指导蛋白质合成打下良好的基础。因此该内容起了承上启下的作用，在整个高中生物分子生物学部分非常重要，是学习掌握好分子生物学核酸部分的关键。
《DNA分子的结构》效果分析
这节内容用了两个课时，第一个课时安排学生构建DNA的结构模型和总结特点，第二课时讲碱基互补配对应用的相关练习。
这节课自我感觉比较好，主要是给了学生动手的机会，学生积极性比较高，同时，通过构建模型，对DNA结构特点很容易就掌握，印象深刻。但是第一课时时间上比较紧，有些班学生动手慢的就不够时间讲课后练习。
但这样时间会更加紧。为了掌握时间，前面的复习和引入时间控制在5分钟内，然后给5分钟学生阅读沃森和克里克的资料，然后发模型，发前先给学生介绍材料数量、种类和作用，对小组两人进行分出一条链的估价，然后再用碱基连接起来。为了节约时间，可以规定每个小组拼的长度为5个碱基对，然后前后两个小组的连接起来，这样可以保证长度又可做出效果比较明显的双螺旋模型。大概15分钟就可拼好。然后利用课本的讨论题，让学生总结出DNA的特点。总结了三个特点后，接下来可以让不同小组之间的分子链比较一下，看一不一样，从而引出DNA的多样性和特异性 特点。然后再让学生讨论DNA的遗传信息储存在哪里 。总结DNA的排列顺序就代表了遗传信息。最后练习巩固。
这样的编排学生学的轻松，老师教的也轻松。
《DNA分子的结构》教学设计
【复习提问】
1.??? 上一节学习了哪两个重要实验？实验的结论是什么？
2.??? 为什么说DNA是主要的遗传物质？
【情境导入】
科学家在通过实验知道了DNA是遗传物质之后，又迫切得想知道DNA是如何储存遗传信息的？又是如何控制生物的性状的？要回答以上问题必须了解DNA的结构。
【新知探究】
师讲述：2004年7月28日，“分子生物学之父”克里克在圣地亚哥加州大学医院与世长辞，享年88岁。1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，这一成就后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，更宣告了分子生物学的诞生。也正是因为这一研究成果，1962年他们共同获得了诺贝尔学奖。那么，克里克与沃森提出了双螺旋结构到底是怎样的呢，下面我们一起跟随科学家的研究足迹尝试着构建出这个著名的双螺旋结构。
一、DNA分子双螺旋结构的构建
1．模型建构一：脱氧核苷酸
前面学过20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是
1分子脱氧核苷酸 = + +
多媒体展示：
请学生回答碱基的种类和脱氧核苷酸的种类。
2．模型建构二：脱氧核苷酸单链
基本单位找到了，科学家们进一步发现DNA就是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
教师指导学生如何将脱氧核苷酸连接成单链
3．模型建构三：脱氧核苷酸双链
4．模型建构四：双螺旋
多媒体展示：资料三和资料四
师讲述：1951年春天，在意大利举行了一次生物大分子结构的会议。会上，英国科学家富兰克林和她同事威尔金斯展示了采用X射线衍射技术拍摄到的DＮＡ晶体照片，而这张照片让来参加会议的沃森激动地话也说不出来了，心怦怦直跳。为什么？因为从这张照片上完全可以断定DNA的结构是一个螺旋体。所以，资料3为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。
但可惜的是没等到分享研究成果的喜悦，7年之后，这位才华横溢的女科学家因为癌症而英年早逝。按照惯例，诺贝尔奖不授予已经去世的人。因而，在1962年是富兰克林的同事威尔金斯和沃森、克里克共同分享了当年的诺贝尔奖。
多媒体展示：衍射照片
师讲述：那么到底是什么样的螺旋结构呢？在1951年的秋天，沃森在英国剑桥大学碰到了对DNA结构同样着迷的克里克。虽然克里克比沃森大12岁，却有一见如故的感觉。物理学家出身的克里克对衍射图谱的分析十分熟悉，而沃森可以帮助克里克理解生物学内容。他们尝试了很多螺旋模型，但都以失败告终。
请学生阅读课本48页相关内容。
师讲述：在失败面前他们没有气馁。最终，根据各方面对DNA研究的信息和自己的研究和分析，沃森和克里克得出一个共识：DNA是一种双链螺旋结构。于是沃森和克里克立即行动，马上在实验室中联手开始搭建DNA双螺旋模型。从1953年2月22日起开始奋战，他们夜以继日，废寝忘食，终于在3月7日，将他们想像中的美丽无比的DNA模型搭建成功了。
多媒体展示：DNA双螺旋结构模型
5．思考与讨论
（1）沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？
（2）沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？
（3）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。他们这种工作方式给予你哪些启示？
?
二、DNA分子双螺旋结构的分析
1.学生通过思考如下问题，与教师一同归纳DNA分子双螺旋结构的特点。
(1)DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
(2) DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？碱基位于DNA的什么部位？
(3) DNA中的碱基是如何配对的？
2. DNA分子双螺旋结构的特点：
(1)DNA分子是由两条链组成的，按反向平行方式盘绕成双螺旋结构。
(2)DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替排列，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且A一定与T配对，C一定与G配对。
3.课堂反馈：
课后练习1、3
【思维拓展】
有关碱基规律的计算
【课堂小结】
5种化学元素，4种碱基，3种化学组成，2条链，1种独特的双螺旋结构
独特表现在：反向平行，磷糖交替，碱基互补
【作业布置】《赢在训练》相关练习
课件34张PPT。薛定谔（奥地利 物理学家）
《生命是什么？——活细胞的物理观》1944年
量子力学创始人之一DNA应具备以下四个特点：
①在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；
②能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；
③具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；
④结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
......作为遗传物质的条件：第三章 第二节DNA 分子的结构DNA结构发现之旅1931年，美国生物化学学家莱文、琼斯确定：
DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。1951年，科学家在实验室里得到了DNA结晶。
1951年，鲍林（化学家），提出DNA具有双链结构。
威尔金斯、富兰克林确定DNA具有螺旋结构。脱氧核苷酸脱氧
核糖碱基磷酸AGCT12435O腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类富兰克林（1920~1958）
英国物理化学学家 “早凋的天才玫瑰”
最早认定DNA具有双螺旋结构
威尔金斯（1916~2004）
英国生物物理学家
1962年获得诺贝尔奖
沃森（1928~）
美国生物学家，16岁获动物学理学学士，23岁剑桥大学工作。
1962年获得诺贝尔生理学或医学奖
还有需要什么信息？DNA——脱氧核苷酸连接而成的长链、双链、螺旋…3磷酸二酯键5碱基互补配对原则1952年，古伦德(美国理论化学学家)
碱基之间以氢键相连（1948年研究成果）
1953年，威尔金斯、富兰克林，提供DNA衍射照片及新数据，碱基在内侧
1953年，克里克：两条单链走向相反
1952年，查哥夫（奥地利生物化学家）
A+G=T+C A=T G=C
不同生物体内的碱基比例碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键小组活动：
目标：合作构建一小段DNA分子双链平面结构
要求：1.在五碳糖上标注O原子的位置和C原子标号；
2.组长记录本组在构建过程中遇到的疑惑；
3.尽量整洁美观
提示：利用手中的10个核苷酸材料
氢键用虚线表示，其他化学键用马克笔实线表示；
碱基颜色对映——
ATGC
碱基对的排列顺序不同遗传信息蕴藏在：碱基对的排列顺序中【思考】2、比较不同组的DNA模型有什么不同？3、DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿?4、碱基对数量（n）和排列方式种类的关系?4n (n代表碱基对数) 1、比较不同组的DNA模型有什么相同？外侧磷酸和脱氧核糖的交替排列相同平面结构威尔金斯Waston and Crick
在生命的旋梯上
1953年4月25日，沃森和克里克在《自然》杂志上发表论文，提出DNA的双螺旋结构模型，这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现，它标志着生物学的研究进入分子层次。三人于1962年共同获得“诺贝尔生理学或医学奖”AAATTTGGGGCCCATC二、
DNA双螺旋结构的主要特点课本P491、DNA分子结构DNA分子是有 条链组成， 盘旋成_____ 结构。
交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。
碱基通过 连接成碱基对，并遵循
原则反向平行双螺旋脱氧核糖和磷酸碱基对氢键碱基互补配对2二、DNA模型分析（A与T、C与G配对）。2、DNA分子的结构特性两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变，碱基配对的方式稳定不变。氢键、规则的双螺旋结构长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。4n特定的碱基（对）排列顺序。2、多样性：1、稳定性：3、特异性：本节小结：
1、了解在DNA模型构建过程中做出突出贡献的科学家
2、Waston、Crick提出的DNA双螺旋结构模型的主要特点（3条）
3、DNA分子结构特性（3条）
4、关于碱基计算的规律总结（4条）未完待续...
Thank you！=n①双链DNA分子中，两互补碱基相等；任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补碱基之和的比值等于1 (A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=(T+C)/(A+G)=(T+G)/(A+C)=1②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。规律总结：∵A=T， C=G∴ A+G=T+C =A+C=T+G= 50%=n③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数。④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比。m%m%有关DNA中的碱基计算1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？因为DNA分子中，A+G=T+C=50%。所以， A=50%–23%=27%2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？2.5 10.4 0.4【课堂反馈】 1．下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。 1. 胞嘧啶
2. 腺嘌呤
3. 鸟嘌呤
4. 胸腺嘧啶
5. 脱氧核糖
6. 磷酸
7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
8. 碱基对
9. 氢键
10. 一条脱氧核苷酸链的片段课本P513、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。解析一：设DNA分子碱基总数为100.已知：A+T=54，则G+C=46所以，G1+C1 =G2 +C2 =23所以, C2=G1=11则: G2=23–11=12解析二:因为G2=C124%1、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则
胸腺嘧啶为_____2、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有
100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶 应是_____3、 DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个
DNA分子中G= _____ 20% 60个29%4、由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同的遗传信息，其种类数最多可达 （ ）
A、4120 B、1204 C、460 D、604C练习：5. 已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)= m 时,求:
(1)在另一互补链中这一比例是多少? 1/m(2)这个比例关系在整个分子中又是多少?1(3)在另一互补链中这一比例是多少?n(4)这个比例在整个DNA分子中又是多少?n6.从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例
是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ,又知DNA的
一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应
的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )
Ａ、26% Ｂ、24% Ｃ、14% Ｄ、11% A 当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)= n 时,求:学生活动：
人类基因组计划
人和黑猩猩之间基因差异 0.4%
要作为遗传物质 需要具备什么特点？
DNA研究重要性（疾病、改造、警方鉴定、生物复活）
中关村图片
展望未来 应用DNA研究为人类造福《DNA分子的结构》教材分析
本节内容是新课标教材人教版必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容，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，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的物质基础。
《DNA分子的结构》观评纪录
给了学生动手的机会，学生积极性比较高，同时，通过构建模型，对DNA结构特点很容易就掌握，印象深刻。但是第一课时时间上比较紧，有些班学生动手慢的就不够时间讲课后练习。
但这样时间会更加紧。为了掌握时间，前面的复习和引入时间控制在5分钟内，然后给5分钟学生阅读沃森和克里克的资料，然后发模型，发前先给学生介绍材料数量、种类和作用，对小组两人进行分出一条链的估价，然后再用碱基连接起来。为了节约时间，可以规定每个小组拼的长度为5个碱基对，然后前后两个小组的连接起来，这样可以保证长度又可做出效果比较明显的双螺旋模型。大概15分钟就可拼好。然后利用课本的讨论题，让学生总结出DNA的特点。总结了三个特点后，接下来可以让不同小组之间的分子链比较一下，看一不一样，从而引出DNA的多样性和特异性 特点。然后再让学生讨论DNA的遗传信息储存在哪里 。总结DNA的排列顺序就代表了遗传信息。最后练习巩固。
教学过程记录：
【复习提问】
1.??? 上一节学习了哪两个重要实验？实验的结论是什么？
2.??? 为什么说DNA是主要的遗传物质？
【情境导入】
科学家在通过实验知道了DNA是遗传物质之后，又迫切得想知道DNA是如何储存遗传信息的？又是如何控制生物的性状的？要回答以上问题必须了解DNA的结构。
【新知探究】
一、DNA分子双螺旋结构的构建
1．模型建构一：脱氧核苷酸
前面学过20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是
1分子脱氧核苷酸 = + +
多媒体展示：
请学生回答碱基的种类和脱氧核苷酸的种类。
2．模型建构二：脱氧核苷酸单链
基本单位找到了，科学家们进一步发现DNA就是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
教师指导学生如何将脱氧核苷酸连接成单链
3．模型建构三：脱氧核苷酸双链
4．模型建构四：双螺旋
多媒体展示：资料三和资料四
请学生阅读课本48页相关内容。
多媒体展示：DNA双螺旋结构模型
5．思考与讨论
（1）沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？
（2）沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？
（3）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。他们这种工作方式给予你哪些启示？
?
二、DNA分子双螺旋结构的分析
1.学生通过思考如下问题，与教师一同归纳DNA分子双螺旋结构的特点。
(1)DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
(2) DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？碱基位于DNA的什么部位？
(3) DNA中的碱基是如何配对的？
2. DNA分子双螺旋结构的特点：
(1)DNA分子是由两条链组成的，按反向平行方式盘绕成双螺旋结构。
(2)DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替排列，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且A一定与T配对，C一定与G配对。
3.课堂反馈：
课后练习1、3
【思维拓展】
有关碱基规律的计算
【课堂小结】
5种化学元素，4种碱基，3种化学组成，2条链，1种独特的双螺旋结构
独特表现在：反向平行，磷糖交替，碱基互补
【作业布置】《赢在训练》相关练习
《DNA分子的结构》评测练习
1、DNA分子是有________条链组成，_______ 盘旋成 _______结构。
________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；______排列在内侧。
碱基通过________连接成碱基对，并遵循________原则。
DNA分子的结构特点是________、__________、___________。
下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。
1________
2________
3________
4________
5________
6________
7________
8________
9________
10_______
4、某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____
5、一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶 应是_____。
6、DNA分子的一条单链中，A=20%，T=22%，求整个DNA分子中G= _____
7、由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携 带不同的遗传信息，其种类数最多可达 （ ）
A、4120 B、1204 C、460 D、604
《DNA分子的结构》课后反思
这节内容用了两个课时，第一个课时安排学生构建DNA的结构模型和总结特点，第二课时讲碱基互补配对应用的相关练习。
这节课自我感觉比较好，主要是给了学生动手的机会，学生积极性比较高，同时，通过构建模型，对DNA结构特点很容易就掌握，印象深刻。但是第一课时时间上比较紧，有些班学生动手慢的就不够时间讲课后练习。
但这样时间会更加紧。为了掌握时间，前面的复习和引入时间控制在5分钟内，然后给5分钟学生阅读沃森和克里克的资料，然后发模型，发前先给学生介绍材料数量、种类和作用，对小组两人进行分出一条链的估价，然后再用碱基连接起来。为了节约时间，可以规定每个小组拼的长度为5个碱基对，然后前后两个小组的连接起来，这样可以保证长度又可做出效果比较明显的双螺旋模型。大概15分钟就可拼好。然后利用课本的讨论题，让学生总结出DNA的特点。总结了三个特点后，接下来可以让不同小组之间的分子链比较一下，看一不一样，从而引出DNA的多样性和特异性 特点。然后再让学生讨论DNA的遗传信息储存在哪里 。总结DNA的排列顺序就代表了遗传信息。最后练习巩固。
这样的编排学生学的轻松，老师教的也轻松。
《DNA分子的结构》课标设计
课标设计：
1.知识方面
⑴识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类。
⑵DNA分子的平面结构和空间结构。
⑶碱基互补配对原则。
2.情感态度与价值观方面
⑴认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。
⑵认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程
3.能力方面
⑴构建DNA双螺旋结构模型。
⑵就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟模型方法在这些研究中的应用。
教学重点和难点：
1.教学重点：DNA分子双螺旋结构模型的建构
2.教学难点：DNA分子结构的主要特点
