DNA的结构 教学设计 高一下学期生物人教版必修2

第3章基因的本质第2节DNA的结构教学设计一、教材分析本节是人教版必修2第3章第2节DNA的结构的内容。课程标准对本节对应的“内容要求”是：“概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息”。指的是DNA的整体结构、基本骨架以及碱基配对，其核心是碱基配对，理解它关键就是要必须先以DNA的整体结构为基础，进一步深入学习DNA分子中各碱基之间的数量关系，从而得出碱基互补配对原则。从知识结构上看，本节内容既是对前面已学习的子德尔遗传定律和减数分裂知识进一步的深化理解，也是为后面学习《DNA的复制》、《基因的表达》等生物的遗传和变异奠定理论基础。因此说，本节课起到了承上启下的作用，是高中生物重要内容之一。二、学情分析学生在必修1已经学习过DNA的有关关内容。与本节课基本骨架以及碱基配对有紧密联系，学生要掌握这音分内容，必须先以DNA的整体结构为基础，进一步深入学习碱基之门司的配对方式。三、教学目标与核心素养【生命观念】通过对作为遗传物质的DNA分子的分析，认同结构与功能相适应的观点。【科学思维】结合DNA双螺旋结构模型，认识DNA分子作为遗传物质所具有的特征【科学探究】基于DNA分子结构模型建立过程的资料，通过资料提供的证据，分析得出DNA的结构特点。四、教学重难点1.教学重点（1）DNA结构的主要特点（2）制作DNA双螺旋结构2.教学难点：DNA结构的主要特点五、教学过程1.导入我们上节课已经学习了生物的主要遗传物质是DNA。在确信DNA是生物体的遗传物质后，人们更加迫切地想知道：DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？要回答这些问题，首先需要弄清楚DNA的结构。这就是我们这节课要学习的内容：DNA的结构。现在请同学们翻开生物书48页2.新课讲授【DNA双螺旋结构模型的构建】师：请同学们阅读教材P48-P49的思考讨论，完成试卷P1的第一个框“1、构建过程”。3min完成。教师走下讲台巡视学生的完成情况。师：时间到，请同学们停笔。我们一起来看看DNA结构模型的构建过程。首先，这个模型的构建是谁提出的？生：沃森和克里克。师：是的，在这里克里克是一名物理学家，对X射线衍射图谱的分析十分熟悉，能够帮助沃森理解晶体学原理。而沃森的一名生物学家，可以帮助克里克理解生物学的内容。于是，两人决定合作进行DNA结构的研究。在当时，科学界已经认识到DNA是以4种什么为单位连接而成的长链？生：脱氧核苷酸师：这4种脱氧核苷酸分别含有哪4种碱基？生：A、T、G、C师：即使他们已经知道了DNA是由4种脱氧核苷酸为单位组成的长链，但是他们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。这时候英国物理学家威尔金斯和他的同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。如图所示（“X”形意味着DNA分子是螺旋的），沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础,推算出DNA呈螺旋结构。于是，他们搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型,但非常的遗憾，最后都被否定了。一直到谁的出现才有了新的突破？生：查哥夫师：对，1952年春天，查哥夫访问了剑桥大学，沃森和克里克从他那里得知了一条重要信息：在DNA中,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量;鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。他们就猜想：A能不能与T配对，G能不能与C配对呢？最后他们构建了一个将碱基安排在双链螺旋内部，脱氧核糖——磷酸骨架安排在螺旋外部的模型。在这个模型中，A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的。模型是搭建起来了，那怎么证明这个模型就是成功的呢？有以下两点证据：①A-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分子具有恒定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系；②当他们把这个用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。1953年，沃森和克里克撰写了相关论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。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。同学们，这就是DNA结构模型的构建过程。下面我们一起来小结一下这个过程，并校对试卷上的答案。【答案】4；A、G、T、C；威尔金斯；富兰克林；查哥夫；A=TG=C师：从DNA结构模型的构建过程中，同学们可以得到什么启示？生1：在DNA结构模型的构建过程中，沃森和克里克是两个完全不同的专业，但是他们却可以通过合作从而有一番作为，所以我们在平时一定要多合作。师：这位同学说的非常好，所以呢，我们在平时的学习过程中要和同学们多多交流、合作。DNA结构模型的构建过程有什么意义呢？我们齐声朗读一下。生（全班）：①DNA双螺旋结构学说不但阐明了DNA的基本结构，并且对一个DNA分子如何复制成两个结构相同的DNA分子，以及DNA怎么传递生物体的遗传信息进行了合理说明。②是生物科学中具有革命性的发现，是20世纪最重要的发现之一。是分子生物学诞生的标志。【DNA的结构】师：学习了DNA双螺旋结构模型的构建，相信同学们也很好奇DNA的结构是怎样的吧？我们将起来学习。经过上学期的学习，我们已经对DNA有了一定的了解，看看同学们还记得多少呢？DNA的元素组成是？生2：C、H、O、N、P师：这5种元素可以构成3种小分子，分别是？生3：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基师：这三种小分子可以构成DNA的基本单位是？生4：脱氧核糖核苷酸师：请同学们注意一下五碳糖的五个碳分布的位置在哪，与碱基链接的碳原子是1号碳，以顺时针的方向依次是2号碳、3号碳、4号碳、5号碳。脱氧核苷酸的种类有几种？分别是？生5：4种。分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、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。师：从这些同学的回答中就可以知道这些同学课后是有去认真复习的，值得我们大家学习。我们给这几个同学一点掌声好不好！师：现在请同学们阅读教材P50，并结合每个小组的DNA平面结构图并完成试卷P1的第2-6个框.4min完成。教师走下讲台巡视学生的完成情况。师：时间到，请同学们停笔。看向PPT由图片可以看得出来DNA分子的外侧是什么和什么交替连接，构成基本骨架的？生：磷酸和脱氧核糖师：由图片可以看得出来DNA分子的内侧是由2条链上的碱基通过什么连接成碱基对？并且遵循什么原则？生：氢键；碱基互补配对原则。师：碱基互补配对原则是什么意思呢？生：指A与T配对，G与C配对师：非常好，碱基互补配对原则就是指A与T配对，G与C配对。并且我们可以从图片得到A与T之间形成几个氢键？C与G之间呢？生:A与T之间形成2个氢键？C与G之间形成3个氢键。师：同学们完成的非常认真。在这里氢键越多，DNA分子就越稳定；G-C比例越多，DNA分子的热稳定性就越高，意味着DNA分子越不容易被破坏。请同学们继续回答问题：一条链的相邻碱基之间通过什么来相连？生：脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖师：DNA分子是由2条链按什么方向盘绕成什么结构？生：反向平行；双螺旋师：在这里反向平行怎么理解呢？同学们可以看一下课本上的图，可以发现一条链的方向是从5，端到3，端，而另一条链是从3，端到5，端。师：我们来小结一下DNA双螺旋结构的主要特点，请同学们一起齐声朗读：生：①DNA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；②DNA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；③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：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。师：DNA分子的结构特性有3点：多样性、特异性、稳定性【DNA碱基数目的相关计算】师：现在我们进入这一节的最后一个内容：DNA碱基数目的相关计算。基本规律：在双链DNA中，A=T,C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数（在黑板上推出公式）结论1：在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等。（在黑板上推出公式）结论2：DNA两条链间非互补碱基和之比互为倒数。（在黑板上推出公式）结论3：在同一DNA分子中，双链和单链中互补碱基和与总数之比相等。（在黑板上推出公式）结论4：某碱基占双链DNA碱基总数的百分比等于相应碱基占相应单链比值和的一半。（在黑板上推出公式）3.课堂小结我们这节课的内容就学到这里，我们一起来总结一下这节课所学习的三个内容：①DNA双螺旋结构模型的构建；②DNA的结构；③DNA碱基数目的相关计算4.课堂巩固请同学们完成试卷上的两道练习题，待会请同学们上台写。5.布置作业完成练习册P47-P51,周三早上收起来。六、板书设计§3.2DNA的结构DNA双螺旋结构模型的构建DNA的结构DNA碱基数目的相关计算七、教学反思DNA分子的结构对学生来说，具有一定的抽象性，学生对DNA结构的构建过程和DNA分子结构的特点有了一定了解，但对于细节知识的认识不够深刻，例如，DNA的两条链为什么“反向平行”?“构成基本骨架的磷酸和脱氧核糖为何交替连接”?“碱基互补配对时为什么必须A-T，G-C配对”?另外，学生对于科学家进行科学研究的科学思想和科学态度也不能感同身受、有感而发地领悟，仅仅停留在几句宽泛的赞誉、空而不实的学习口号中。新课标理念认为:“高中生物学教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物学科学素养”。为了更好地完成这一目标，我通过查阅资料、与同行切磋等，对本节内容进行设计。对于本节课的完成有以下优缺点：优点：①教学基本