DNA分子的结构分子的结构鸡西市第十九中鸡西市第十九中 马玉玺马玉玺11、教、教 学学 分分 析析2、教、教 学学 目目 标标3、教、教 学学 方方 法法4、教、教 学学 过过 程程DNADNA分子分子分子分子的结构的结构的结构的结构说说说说 课课课课 内内内内 容容容容 5、教、教 学学 感感 悟悟21 1、教材分析、教材分析 教材的地位和作用：教材的地位和作用：31 1、教材分析、教材分析教材中丰富的生物学史：教材中丰富的生物学史：4学情分析学情分析脱氧核苷酸脱氧核苷酸种类及结构种类及结构DNA是主要是主要遗传物质遗传物质学生学生学生的空间学生的空间想象能力和想象能力和数学思维较数学思维较差差难点难点构建模型构建模型分析特点分析特点用数学描述生命现象用数学描述生命现象5教学目标教学目标能力能力学会制作学会制作DNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型情感情感通过讨论通过讨论DNA结构模型的构建历程，结构模型的构建历程，认识到学科间的综合及科学家间的互认识到学科间的综合及科学家间的互助合作在科学研究中的重要性。助合作在科学研究中的重要性。知识概述概述DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点6重点：重点：1.DNA分子结构的主要特点。 2.制作DNA的双螺旋结构模型。难点：难点：碱基互补配对原则的理解和应用。7教学方法教学方法巩固巩固思维思维拓展拓展原则原则制作制作DNA分子模型分子模型展示展示模型归纳特点模型归纳特点探究探究模型构建过程模型构建过程学法学法 教法教法8教学过程教学过程巩固练习巩固练习课堂小结课堂小结新课展开新课展开课题引入课题引入知识拓展知识拓展DNA分子分子的结构的结构9D DN NA A不不不不朽朽朽朽的的的的双双双双螺螺螺螺旋旋旋旋课题引入课题引入课题引入课题引入创设情境创设情境创设情境创设情境10 新课展开新课展开新课展开新课展开DNADNA分子的分子的分子的分子的结构结构结构结构探究模型构建过程探究模型构建过程观察模型分析特点观察模型分析特点亲身实践制作模型亲身实践制作模型研究基础研究基础模型方案模型方案如何验证如何验证情感升华情感升华立体结构平面结构单链结构亲身体验直观对比11下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图中的名称的分子结构模式图，说出图中的名称12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鸟嘌呤鸟嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脱氧核糖脱氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 碱基对碱基对9. 氢键氢键10. 一条脱氧核苷酸链的片段一条脱氧核苷酸链的片段12设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。链。根据碱基互补配对原则根据碱基互补配对原则可知：可知：A A1 1=T=T2 2 ， A A2 2=T=T1 1， G G1 1 = C = C2 2 ， G G2 2 =C =C1 1。请证明在请证明在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = C G = CA A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2G G 1 1C C 2 2C C 1 1G G 2 2DNADNA双链双链五、知识拓展五、知识拓展- -练练碱基互补配对原则的应用因为： A=A1+A2 , T=T1+T2又因为：A1=T2 ， A2=T1所以： A1+A2 = T1+T2，A=T解析：解析：13可引申为：可引申为：嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C 即A+G/T+C=1或A+G/A+T+G+C=1/2双链双链DNADNA分子中分子中A+T/G+CA+T/G+C等于其中任何一条链的等于其中任何一条链的A+T/G+CA+T/G+CA+TA+TG+CG+CA A1 1+T+T1 1G G1 1+C+C1 1A A2 2 +T +T2 2G G2 2 +C +C2 2= = =例题例题1 1、某双链某双链DNADNA分子中，分子中，G G占占1/51/5，求，求A A占多少？占多少？解析：解析：因为因为：DNA分子中，A+G=T+C。所以： A=1/21/5=3/1014双链双链DNADNA分子中，互补的两条链中分子中，互补的两条链中A+G/T+CA+G/T+C互为倒数。两条链互为倒数。两条链A+T/G+CA+T/G+C之比相等。之比相等。A1+G1T1+C1 = aT2+C2A2+G2 = 1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=例题例题2 2、在、在DNADNA的一个单链中，的一个单链中，A+G/T+C=0.4A+G/T+C=0.4，上述，上述比例在其互补链和整个比例在其互补链和整个DNADNA分子中分别是多少？分子中分别是多少？2.5 1A 1T 2T 1A2G 1C 2C 1G 2DNA双链A1+T1G1+C1 = aG2+C2A2+T2= a15DNADNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算分子中的碱基互补配对原则的有关计算1.某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占22，那么，胞嘧啶的分子数占（ ） A11 B22 1. C28 D44C16DNADNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算分子中的碱基互补配对原则的有关计算2、根据碱基互补配对原则，在AG时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（ ）C17DNADNA分子中的碱基互补配对原则的有关计算分子中的碱基互补配对原则的有关计算3、若DNA分子的一条链中（A+T）/（C+G）=a，则其互补链中该比值为（ ） A、a B、1/a C、1 D、11/a4、若DNA分子中一条链的碱基摩尔比为ACGT11.522.5，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为（ ） A 54 B 43 C 32 D 52AB18沃森和克里克在论文中写道：“在提出碱基特异性配对的看法后，我们又立即提出了遗传物质进行复制的一种可能机理”。你能否根据我们今天学的DNA的结构的知识预测一下DNA分子是如何复制的？NatureNature杂志上发表的论文杂志上发表的论文杂志上发表的论文杂志上发表的论文19教学感悟教学感悟新课程下的生物教学，真正还原了生命科学作为实验学科的本质，知识与能力并重，课内与课外并存。本节课通过学生自主活动与教师指导相结合，实现了三维目标。师生互动、循序渐进，强化了生物学主干知识。学生带着问题走进课堂，带着新问题进入下一阶段的学习。学生在这其中的更多的是积极主动，合作交流，教师在这其中更多的是积极引导，肯定评价。 20可借鉴方法可借鉴方法参考原型参考原型已有知识已有知识一、探究模型构建过程一、探究模型构建过程想想研究基础21腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸A AT TC CG G脱脱氧氧核核苷苷酸酸单单链链DNADNA的基本单位脱氧核苷酸的基本单位脱氧核苷酸22模型构建法模型构建法 就是搭建模型就是搭建模型, ,也就是拼凑。就像小孩摆积木一样，在实验室里，用一些也就是拼凑。就像小孩摆积木一样，在实验室里，用一些圆球木棍等来构建分子结构模型。圆球木棍等来构建分子结构模型。 这种方法在科学上发挥着重要的作用。这种方法在科学上发挥着重要的作用。 二十世纪的四大发现：二十世纪的四大发现： 宇观世界的宇宙大爆炸模型宇观世界的宇宙大爆炸模型 宏观世界的大地构造板块模型宏观世界的大地构造板块模型 微观世界的物质结构夸克模型微观世界的物质结构夸克模型 DNA分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型鲍林（鲍林（1901.2.281994.8.191901.2.281994.8.19）是著名的量子化）是著名的量子化学家，他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾学家，他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾两次荣获诺贝尔奖（两次荣获诺贝尔奖（19541954年化学奖，年化学奖， 1962 1962年和平年和平奖），有很高的国际声誉。奖），有很高的国际声誉。2320世纪50年代，伦敦大学物理学家威尔金斯和化学家富兰克林得到了DNA的X射线晶体衍射图像。威尔金斯威尔金斯富兰克林富兰克林DNA衍射图谱24X衍射技术是用衍射技术是用X光透过光透过物质的结晶体，使其在物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分可以用来推测晶体的分子排列。子排列。19511951年威尔金斯和富兰克林展示了一张年威尔金斯和富兰克林展示了一张DNADNA的的X X射线衍射图射线衍射图沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从沃森看到这张图时激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，从图上他断定图上他断定DNA的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制的结构是一个规则的螺旋体。他打定主意要制作一个作一个DNA模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的模型。他的这种想法得到了他的合作伙伴克里克的认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家认可。于是他们两人便采用当时著名的化学家鲍林研究蛋白质鲍林研究蛋白质结构的结构的模型构建法模型构建法，用纸和铁丝制作模型。用纸和铁丝制作模型。你第一眼看到此图认为你第一眼看到此图认为DNA应该是怎样的结构？应该是怎样的结构？25 构建方案生化学家生化学家查哥夫查哥夫A和和T的分子数的分子数相等，相等，G和和C的的分子数相等分子数相等两条链如何排列碱基怎样配对26脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸交替排列在内侧交替排列在内侧碱基排在外侧碱基排在外侧CATCGCATCGCA碱碱基基外外侧侧排排列列模模型型27脱氧核糖和磷酸交脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，替排列在外侧，碱基排在内部碱基排在内部,且同型碱基配对且同型碱基配对A与与A配对配对,T与与T配对，配对，C与与C配对配对,G与与G配对配对.碱碱基基内内侧侧同同型型配配对对模模型型ATCGATCGGGAA28 问题：比较它们各自的特点问题：比较它们各自的特点ATCGATCGGGAACATCGCATCGCA29原型对比原型对比30A AA AT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C螺旋的内侧由碱螺旋的内侧由碱基构成，嘌呤与基构成，嘌呤与嘧啶相连，每对嘧啶相连，每对碱基对的长度单碱基对的长度单位相同位相同31如如何何验验证证呢呢32沃森和克里克搭建的模型与衍射图像一致33 1953年沃森和克里克在Nature杂志上刊载论文核核酸酸的的分分子子结结构构模模型型脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸的的一一个个结结构构模模型型引起了极大的轰动。被认为是“生物学的一个标志，开创了新的时代” 。NatureNature杂志上发表的论文杂志上发表的论文杂志上发表的论文杂志上发表的论文情感升华情感升华34情感目标情感目标在沃森和克里克的模型构建过程中借鉴了哪些科学家的哪些理论？涉及到了哪些学科？1、威尔金斯和富兰克林的DNA结晶的X射线衍射图谱（物理）2、查哥夫的模型构建法（化学）3、查哥夫的碱基数量特点（化学）沃森：生物学家克里克：物理学家35从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构二、二、观察观察DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型- -看看36A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C三、DNA双螺旋结构的主要特点（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。而成的。37A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和磷酸和磷酸交替连接，排列在外交替连接，排列在外侧，构成侧，构成基本骨架基本骨架；碱基碱基在在内侧。内侧。三、DNA双螺旋结构的主要特点38A AA AA AT TT TT TG GG GG GG GC CC CC CA AT TC C（1 1）DNADNA分子是由两条分子是由两条反向反向平行平行的脱氧核苷酸长链盘旋的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。而成的。（2 2）DNADNA分子中的分子中的脱氧核脱氧核糖和磷酸糖和磷酸交替连接，排列在交替连接，排列在外侧，构成外侧，构成基本骨架基本骨架；碱基碱基在内侧在内侧。（3 3）两条链上的碱基通过）两条链上的碱基通过氢键氢键连结起来形成碱基对，连结起来形成碱基对，且遵循且遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则。三、DNA双螺旋结构的主要特点39A AT TG GC C碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对氢键氢键 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对碱基对，且，且A只和只和T配对、配对、C只和只和G配配对，这种碱基之间的一一对应的关系对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做就叫做碱基互补配对原则碱基互补配对原则。40三、制作三、制作DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型做做41你和我一样吗？你和我一样吗？多样性特异性稳定性4243