第2课时
●教学过程
［课前准备］
教师准备制作DNA双螺旋结构模型的实验材料；学生预习模型建构的原理及方法。
［情境创设］
已经知道DNA是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么，DNA为什么能起遗传作用呢？它有哪些结构特点能使其表现出这样的作用？
［师生互动］
1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA双螺旋结构模型，为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。为了理解DNA的结构，先来学习DNA的化学组成。
（1）DNA的化学组成
问：组成DNA的基本单位是什么？这样的共识在双螺旋结构建立以前有的还是建立之后才有的？
答：组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，它由一个脱氧核糖、一个磷酸和一个含氮碱基组成。这样的共识在1950年前后就有了，所以是在双螺旋结构建立之前就有的。
问：每个基本单位由哪三部分组成？
答:每个脱氧核苷酸由一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成。
问：组成DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？DNA的每一条链是如何组成的？
答：组成DNA的碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四种脱氧核苷酸：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。DNA的每一条链由四种不同的脱氧核苷酸聚合而成多脱氧核苷酸链。
观察模型，分析问题：
问：DNA分子是这几种脱氧核苷酸连接在一起就可以了吗？
答：不可以。DNA分子具有特定的空间结构。
问：是由几条链构成的？
答：由两条链构成。且这两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
问：每条链的连接有什么特点？
答：脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
问：两条链之间的连接方式是怎样的？
答：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A—T、G—C（A一定与T配对，G一定与C配对）。
问：如果知道一条链上碱基的排列顺序，能不能判断出整条DNA的碱基顺序？
答：DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了。同样也就是知道整条DNA的碱基顺序。
学生动手：
为巩固DNA立体结构的有关知识，加深对DNA分子结构特点的理解，此时应让学生做模型建构。
一、实验原理
DNA分子具有特殊空间结构——规则的双螺旋结构。这一结构的主要特点是：
1.DNA分子由两条反向平行的脱氧核酸长链盘旋而成，每条长链是由脱氧核糖与磷酸交替连接形成，排列在外侧，构成基本骨架；
2.DNA分子两条链上碱基以氢键连接成对，碱基对位于螺旋结构内侧，每螺距有10对碱基。
二、目的要求
1.通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识；培养学生团结合作的精神。
2.通过集体创作DNA分子模型，能使学生体会到成功的喜悦，培养学生克服困难的勇气。
三、制作过程
1.材料准备（教师组织学生课前完成）
每小组准备硬塑方框2个（长约10 cm），细铁丝2根（长约0.5 m），球形塑料片（代表磷酸）若干，双层五边形塑料片（代表脱氧核糖）若干，4种不同颜色的长方形塑料片（代表4种不同碱基）若干，粗铁丝2根（长约10 cm），订书钉。
熟悉制作DNA分子模型用的各种零件所代表的物质。其中：
球形塑料片——代表磷酸；
双层五边形塑料片——代表脱氧核糖；
4种不同颜色的长方形塑料片——代表4种不同碱基。
2.具体制作过程
教师板书制作模型顺序：
制作脱氧核苷酸模型→制作多核苷酸长链模型→制作DNA分子平面结构模型→制作DNA分子的立体结构（双螺旋结构）。
指导学生制作：
从基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过订书针连接成“基本单位——脱氧核苷酸”模型，然后把脱氧核苷酸模型按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条DNA链，同样方法制作另一条，再按碱基互补配对方式用订书针连成两条链，将连好的两条链固定在硬塑方框上，最后旋转。
3.实验效果检查与评定
由每小组选一个代表介绍本小组的作品并说明DNA分子结构特点：
（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
（3）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。并且碱基配对有一定规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。
老师与其他同学给予评价。
参考评选条件：
1.科学性 能够体现DNA分子结构的特点。包括DNA分子各个组件的比例是否科学，能否体现出碱基配对的情况，能否灵活转动成双螺旋，以及每个螺旋中的碱基数目是否正确等等。
2.艺术性 要美观大方。
3.实用性 便于拆卸，便于保存，能够反复使用。
4.超前性 利用该模型还可以作为DNA分子复制的适宜模型。
［教师精讲］
（1）DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的；（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧；（3）碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对， A与T之间以双键相连，C与G之间以三键相连。这些连接特点使得DNA在结构上具有以下的特点：（1）稳定性（从两个角度看它的相对稳定性：①DNA都是由磷酸连接着脱氧核糖；②碱基互补配对）；多样性（DNA分子的多样性由DNA上的碱基对的排列顺序及DNA本身的空间结构所决定）；特异性（对所有的DNA分子来说表现为多样性，但对每一种DNA分子来说，有其特定的脱氧核苷酸排列顺序，从而显示出单个的独特性）。
［评价反馈］
1.某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18％，那么鸟嘌呤的分子数占
A.9％ B.18％ C.32% D.36％
解析：腺嘌呤占18%，那么胸腺嘧啶也占18%，鸟嘌呤和胞嘧啶共占有100%－2×18%=64%，且两者含量相等，所以各占32%。
答案：C
2.根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是
A.≠1 B. =1 C.=1 D. =1
解析：DNA中，A=T，G=C，所以A+G=T+C。
答案：B
3.分析一个DNA分子时，其一条链上=0.4，那么它的另一条链和整个DNA分子中的比例分别是
A.0.4和0.6 B.2.5和0.4 C.0.6和1.0 D.2.5和1.0
解析：一条链上A的个数等于对应链上的T的个数，一条链上G的个数等于对应链上C的个数，所以一条链＝0.4时，对应链上的关系为该链的比值的倒数，即2.5。整条链上A+C=T+G，所以它的比值为1。
答案：D
4.下列不是DNA结构特征的是
A. DNA双链极性反向平行
B.碱基按嘌呤与嘧啶，嘧啶与嘌呤互补配对
C. DNA分子排列中，两条长链上的脱氧核糖与磷酸排列千变万化
D. DNA螺旋沿中心轴旋移
解析：DNA两条链上脱氧核糖与磷酸的排列是交替排列、固定不变的。
答案：C
5.若DNA分子中一条链的碱基物质的量比为A︰C︰G︰T＝1︰1.5︰2︰2.5，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的物质的量比为
A.5︰4 B.4︰3 C.3︰2 D.5︰2
解析：一条链的A︰C︰G︰T＝1︰1.5︰2︰2.5，则对应链上嘌呤数为C+T=4，对应链上嘧啶数为A+G=3，所以比值为4︰3。
答案：B
6.关于DNA的描述错误的是
A.两条链是平行排列的
B.DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连
C.每一个DNA分子由一条多核苷酸链缠绕形成
D.两条链的碱基以严格的互补关系配对
解析：每一个DNA分子是由两条链按双螺旋方式盘旋而成的，而不是一条链缠绕而成。
答案：C
［课堂小结］
这节课在学习DNA结构的基础上来制作它的模型。
从知识结构角度来说，一要加深对DNA分子化学组成的理解，二要掌握DNA分子结构的立体构型及特点。
从实验过程角度来说，一要理解各组成物质如何形成脱氧核苷酸长链；二要理解掌握碱基互补配对原则如何进行；三要掌握一种常见的科学研究方法——模型建构法。
［布置作业］
P51一、基础题1；二、拓展题。
［课后拓展］
查资料找答案：
1.碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？
这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。
2.为什么只能是A—T，G—C，不能是A—C，G—T呢？
这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的物质的量比例均为1∶1。
●板书设计
2.DNA分子的结构
（1）化学组成
（2）基本单位
①两链反向平行盘旋
（3）双螺旋结构 ②脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架
③碱基排列在内侧，两条链上碱基通过氢键相连
4.碱基互补配对原则
●习题详解
一、练习（课本P51）
（一）基础题
1.（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
2.解析：该DNA共有碱基8 000个，腺嘌呤的个数为（ 8 000－2 200×2）/2=1 800。
答案： C
3.解析：碱基和磷酸是分别和脱氧核糖连接的，它们两者之间没有直接相连。碱基和磷酸是分别和脱氧核糖的C－1和C－5上的羟基连接的。
答案：B
（二）拓展题
因为A=T，G=C，所以A+G=A+C=T+C=T+G
所以（A+G）/（A+G+C+T）=（T+C）/（ A+G+C+T）=50%
也可以写成 （A+G）/（T+C）=（T+G）/（A+C）=（T+C）/（A+C）=……=1
规律概括为：在DNA双链中，任意两个不互补的碱基之和恒等 ，并为碱基总数的50%。
二、模型建构（课本P50）
讨论1.提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是4种脱氧核苷酸的排列顺序却是千变万化的，对应的两条链构成了碱基对的千变万化的排列顺序，这使得DNA储存了大量的遗传信息。
2.（1）靠DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的相连。
课件26张PPT。第3章 基因的本质 第2节 DNA分子的结构人教版必修2 1953年，美国科学家沃森（J．D.Watson，1928—）和英国科学家克里克（F.Crick，1916—2004），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。回眸历史1、DNA双螺旋结构模型的构建在生命的旋梯上 沃森和克里克
回眸历史早凋的“科学玫瑰” －－富兰克林（ R.E.Franklin） 她和同事威尔金斯
在1951年率先采用X射线衍射技术拍摄到DＮＡ晶体照片，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“科学玫瑰”没等到分享荣耀，在研究成果被承认之前就已凋谢。(英，R.E.Franklin, 1920－1958）X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。DNA的X射线衍射图回眸历史富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图复习提问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 + 磷酸脱氧
核糖含氮碱基磷酸AGCTDNA的基本单位－脱氧核苷酸腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶2、DNA的化学组成脱氧
核糖含氮碱基磷酸脱氧核苷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腺嘌呤脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸聚合形成多核苷酸链氢键3、DNA分子的平面结构4、DNA的双螺旋结构构成方式位置双螺旋外侧双螺旋内侧碱基对主链（1）脱氧核糖与磷酸交替排列；（2）两条主链呈反向平行；（3）盘绕成规则的双螺旋。（1）主链上对应碱基以氢键连结成对；（2）碱基互补配对（A—T，G—C）；5、DNA多样性和特异性（1）多样性 同学们尝试两个符号牌的排列方式，这两个符号
牌可以写出相同符号A或B，又可以写成A和B，它
们由左向右的书写类型有多少种？四种：AA、BB、AB、BA碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的
多样性。（2）特异性碱基对的特定排列顺序，又构成了每一个DNA
分子的特异性。（3）稳定性6、碱基互补配对原则应用设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则
可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。
则在DNA双链中： A = T ， G = C可引申为：①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数
A+G=T+C 即A+G/T+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。③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。==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，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。同理：1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因为DNA分子中，A+G=T+C。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？
2.5 1 ; 有关DNA中的碱基计算4、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。24%3、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？0.4 0.45、某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%，其中一条链上的C占该链碱基总数的28%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是多少？38%6、在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a
个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ )
b≤0.5 B. b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b－1) D.胞嘧啶为b(1/2a － 1)C7、分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有A，由此可知，该分子中一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少？40%化学组成单位双螺旋结构基本单位——脱氧核苷酸种类四种主要特点碱基互补配对原则DNA分子的多样性和特异性①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。
②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架 ，碱基排列在内侧。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基4种、碱基对2种、排列顺序不同结构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%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?n当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=n 时,求:6.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% A7、沃森和克里克于 年提出了著名的 模型，为合理地解释遗传物质的 奠定了基础。
8、DNA又称 ，组成它的基本单位是
（由一分子 、一分子 、一分子 组成）。组成DNA的碱基共有 种（符号表示为 ），脱氧核苷共有 种（名称是① 、② 、
③ 、④ ）。1953 DNA双螺旋各种功能脱氧核糖核酸脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖含氮碱基4A T G C4胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸9、下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段
