高中生物人教版遗传与进化第3章基因的本质第2节DNA分子的结构 精品获奖

必修2第3章第1节DNA分子的结构教学设计一、教学目标1.知识目标a.说出科学家沃森和克里克对DNA的探索历程b.概述DNA分子结构的主要特点2.能力目标a.制作DNA双螺旋结构模型b.运用碱基互补配对原则解决进行DNA碱基计算3.情感目标a.认同与人合作、锲而不舍的精神和善于利用前人的成果在科学研究中的重要性二、教学重点a.DNA分子结构的主要特点b.制作DNA双螺旋结构模型三、教学难点DNA分子结构的主要特点四教学流程教学流程教师活动学生活动设计意图环节一：课程导入简介：美国科学家沃森（J．，1928—）和英国科学家克里克（，1916—2023），共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。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的层次。两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。导入学习目标。阅读、思考。激发学生的学习兴趣；导入学习目标。环节二：讲授新课

一、DNA双螺旋结构模型的构建让学生阅读沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型故事，回答问题，加以点拨归纳。讨论1:当时，科学家对DNA的认识是怎样的？组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。根据含氮碱基种类不同，有4种脱氧核苷酸，结构图如下：讨论2：威尔金斯和同事富兰克林提供的DNA衍射图谱对他们有什么帮助？由衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构。讨论3：沃森和克里克尝试了很多种螺旋模型，他们经历了怎样的失败，又是怎样纠正的？错误:他们建立的模型中有双螺旋，也有三螺旋；纠正:最终确定为双螺旋而不是其他螺旋;错误:碱基位于外部。纠正:他们将磷酸－脱氧核糖安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部。错误:相同的碱基进行配对，即A与A配对，T与T配对纠正:A与T配对，G与C配对讨论4:上述资料中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？物理学、生物化学、数学和分子生物学；多学科交叉运用，推动了生物学的发展。讨论5:沃森和克里克默契配合，建构了DNA双螺旋结构模型，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。这给予你哪些启示？1.善于学习和借鉴他人的研究成果和经验；2.善于与他人交流、沟通和合作；3.大胆设想，科学推理，百折不挠，锲而不舍的精神。成功之处：A-T碱基对与G-C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系，同时也能解释DNA的复制。【典型例题】(2023·广东，2)1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于()①证明DNA是主要的遗传物质②确定DNA是染色体的组成成分③发现DNA如何储存遗传信息④为DNA复制机制的阐明奠定基础A.①③B.②③C.②④D.③④【答案】D【方法点拨】沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型的特点是：(1)DNA分子由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；(2)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的规律：A一定与T配对，G一定与C配对。二、DNA分子的结构与特点1.结构展示DNA分子结构，引导学生分别观察分析其两条链反向关系、外侧组成、内部组成，归纳DNA分子的结构组成要点如下：①两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋而成。②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。③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，例如：eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(A＝T或T＝A,G≡C或C≡G))遵循碱基互补配对原则2.特性引导学生就DNA结构特性分析归纳其特性如下：(1)相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。【知识梳理】DNA的组成和结构“五四三二一”五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸长链一种螺旋：规则的双螺旋结构【典型例题】如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是()A.④代表的物质中储存着遗传信息B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性多样性体现在=2\*GB3②和=3\*GB3③的交替排列分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定【答案】B【解析】遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核苷酸则不能储存遗传信息，A项错误；不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(包括④)组成，B项正确；=2\*GB3②脱氧核糖和=3\*GB3③磷酸的交替排列稳定不变，体现DNA的稳定性，C项错误；由于C—G碱基对含3个氢键，所以C—G碱基对含量越高，DNA越稳定，D项错误。三、制作DAN双螺旋结构的模型提供材料用具，讲解制作步骤，让学生动手完成DAN双螺旋结构的模型制作。材料用具：硬塑方框2个（长约10cm），细铁丝2根(长约，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10cm），订书钉。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，通过钉书针连接成“基本单位一—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钉书针连好两条链，最后旋转。四、DNA分子碱基数量和比例的计算让学生完成教材51页拓展题，根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。(1)在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。(2)在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(3)DNA分子一条链中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数)(4)DNA分子一条链中(A＋T)/(C＋G)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)(5)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。【典型例题】从某生物组织中提取DNA进行分析,其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,又知该DNA分子的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,24%是胞嘧啶,则与H链相对应的另一条链中,腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的()%、22%%、28%%、11%%、14%【答案】A【方法点拨】由DNA分子中G与C之和占全部碱基的46%,可知DNA分子中A与T之和占全部碱基的54%,则在DNA分子双链中A=T=27%,G=C=23%,H链中A占28%,C占24%,则与H链相对应的另一条链中,A占2×27%-28%=26%,C占2×23%-24%=22%。阅读、思考、讨论回答。阅读。分析、作答。演练、作答。观察、分析、回答。分析、归纳。演练、作答。模型建构。演练、推导。演练、作答。说出科学家沃森和克里克对DNA的探索历程；认同与人合作、锲而不舍的精神和善于利用前人的成果在科学研究中的重要性。概述DNA分子结构的主要特点。制作DNA双螺旋结构模型。用碱基互补配对原则进行碱基计算。环节三：课堂小结共同归纳本节要点分子的化学组成(1)基本组成元素：C、H、O、N、P(2)基本单位：4种脱氧核苷酸分子的结构：规则的双螺旋结构分子特性：稳定性、多样性、统一性呼应。回顾本节要点环节四：课堂练习DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系。下列有关叙述，不正确的是()A.一般地说，DNA分子Tm值与G＋C含量呈正相关值相同的DNA分子