DNA的结构 高一下学期生物人教版（2019）必修2

为什么鉴定DNA可以确认烈士身份呢？DNA具有怎样的结构才能够储存如此强大的遗传信息呢？基于学科核心素养的教学目标核心素养教学目标科学思维基于生物学事实和证据，运用演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探索构建DNA结构模型的发展历程。科学探究小组合作完成DNA物理模型的构建，并描述DNA的结构特点，提高探究能力、动手能力与团队合作能力。生命观念分析DNA的结构特性与其功能之间的关系，认同结构与功能相适应的生命观念。社会责任体验科学家建立DNA双螺旋结构模型的艰辛与曲折，感悟科学家探索求真、合作创新的科学精神；运用所学知识解释现实生活中的科学问题。教学重点：（1）DNA结构的主要特点；（2）制作DNA双螺旋结构模型教学难点：DNA结构的主要特点第一部分DNA双螺旋结构模型的构建1953年，美国生物学家沃森（J.D.Watson，1928—）和英国物理学家克里克（F.Crick，1916—2004）于《自然》杂志上发布的关于DNA双螺旋结构模型的论文，引起极大的轰动。第一部分DNA双螺旋结构模型的构建资料1

1944年，艾弗里（O.Avery，1877-1955）及其同事进行了一项实验，表明DNA是继承遗传的分子。资料2

20世纪30年代，科学界已经认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶）4种碱基。脱氧核苷酸=一分子磷酸+一分子脱氧核糖+一分子碱基碱基碱基第一部分DNA双螺旋结构模型的构建1’2’3’4’5’磷酸二酯键5´3´DNA分子就是这样一条核苷酸链吗？它们如何组合构成完整的DNA分子的？探究一DNA的结构是什么形状？（平面、螺旋）资料3

1951年，富兰克林（R.E.Franklin，1920—1958）和她的同事威尔金斯（M.Wilkins，1916—2004）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱，为沃森和克里克推算出DNA结构提供决定性的实验依据。资料4一束束通过含有水平线的阵列的波会产生一行垂直于该水平线的斑点。富兰克林拍摄的DNA衍射图谱富兰克林穿过平行线时光波衍射的模式√探究二DNA是几条链的螺旋结构？资料5科学家利用电子显微镜测定DNA的直径为2nm。只有通过2条链和3条链模型推测的DNA直径是2nm。资料6沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，但均已失败告终。资料7科学家又利用2条链和3条链模型推测的DNA含水量和实际测定的相比，结果只有通过2条链推测的含水量和实际测得的含水量相符合。DNA由两条链组成，且两条链相互平行。探究三DNA的双螺旋是如何拼接而成的？资料8碱基疏水，脱氧核糖和磷酸亲水，而DNA在细胞中始终处于一个水环境中。可能性2可能性1可能性3√碱基分布在DNA分子的内部探究四碱基是如何配对的呢？资料9

1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff，1905—2002）对DNA进行了定量分析，结果如下表：腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）A与T配对、G与C配对——碱基互补配对原则探究四碱基是如何配对的呢？腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定。一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力——氢键。探究五DNA的两条链是同向还是反向的呢？资料10富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。DNA翻转180°小组成员右手模拟磷酸搭在前一个人的肩膀上连接成单链，左手平举掌心向前模拟碱基，尝试两条链上的碱基进行牵手配对，探究两条链相连的方向。DNA的两条链是反向的第一部分DNA双螺旋结构模型的构建沃森和克里用铁皮、铁棍和铁丝搭建的DNA双螺旋模型DNA双螺旋结构模型，现收藏于纽约科学博物馆1962年，沃森、克里克和威尔金斯因这一研究成果而获诺贝尔生理学或医学奖。威尔金斯沃森克拉克1953年，沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在《自然》杂志上刊载。1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。第一部分DNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构平面结构双螺旋解开放大第二部分DNA的结构DNA是由

条单链组成的，这两条链按

平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA中的

和

交替连接，排列在外侧，构成

；

在内侧。两条链上的碱基通过

连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A一定与

配对；G一定与

配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作

。两反向磷酸脱氧核糖基本骨架碱基氢键TC碱基互补配对原则探究·实践制作DNA双螺旋结构模型请同学们以小组为单位，利用手中的材料制作DNA的双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。（请同学们注意材料与颜色的对应关系）名称腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶脱氧核糖磷酸颜色绿色蓝色红色黄色黑色白色形状圆柱形圆柱形圆柱形圆柱形圆柱形球形符号AGCTDP第三部分DNA的结构特性和功能观察DNA结构模型，思考如下问题：1、DNA是如何保持结构稳定的？2、为什么每个DNA结构模型都与众不同？不同生物的DNA是否也不同？3、DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？⑴两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。⑵外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架；⑶内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则每个DNA结构模型的碱基排列顺序都是特定的。不同生物DNA的碱基排列顺序也不同，这体现了DNA的特异性。DNA的碱基排列顺序是千变万化的，因此能够储存大量的遗传信息，这体现了DNA的多样性。第三部分DNA的结构特性和功能稳定性特异性多样性DNA作为遗传物质所具备的特点：1、结构较稳定；2、具有储存遗传信息的能力；3、能够准确的进行自我复制；4、能够指导蛋白质合成等结构与功能相适应应用：运用DNA指纹技术协助破案、亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等DNA双螺旋结构模型的建立，在生命科学史上具有划时代的意义，这个过程中充满艰辛与曲折，同学们通过学习这段科学史有哪些启示？不同学科的联合和交叉，往往能够“擦出火花”，是科技创新和前进活力的重要源泉，因此要善于交流、合作；一切的发现和认知既是积累和深化的过程，也是不断扬弃的过程。站在巨人的肩膀上，不断奋力前行，排除层层阻碍，不畏失败，充满自信，方能收获正果。课堂小结主要特点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。DNA的结构DNA双螺旋结构模型的构建(碱基互补配对原则)课堂练习一条DNA单链的序列是5‘-GATACC-3’，那么它的互补链的序列是（）A．5'-CTATGG-3’B．5'-GATACC-3’C．5'-GGTATC-3'D．5'-CCATAG-3'C①

；②

；③

；④

；⑤

；⑥

；⑦

；⑧

；⑨