-DNA分子的结构-教学设计-1

《DNA分子的结构》教学设计一、教材分析本节内容是高中生生物必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容。是“DNA是主要的遗传物质”的延续；也是后面学习“DNA的复制”的基础，在整章内容中具有承上启下的作用。在“DA双螺结构模型的建”部分教材通讲事形以学沃和里的究程主还了几位科学家构建DNA双螺旋结构模型的过程。让学生能够了解DNA双螺旋结构模型的基本结构的同时，也能从中领悟他们成功的原因。在“DNA的结构”中，教材讲述了DNADNADNA的结构。此外，教材设置了“制作DNA双螺旋结构模型”的探究实践活动，以帮助学生理解较为抽象的DNA结构。二、学情分析学生在必修一学习《分子与细胞》模块后，已经对DNA的元素组成、基本组成单位、脱氧核糖、磷酸、碱基有所认识，但这种认识还是比较有限的，对DNA的结构、碱基互补配对原则等问题尚不清楚；高中生好奇心强，乐于合作、探究，具备实事求是的态度，同时高中的学生已有较强的动手能力，具备了一定的观察、分析、推理、获取信息及探究能力，逻辑思维逐步成熟，可以较好地完成老师精心设置的任务。三、设计思路基于学情及学科核心素养的要求，本节课的设计以生活中的真实情境为依托，提出问题，让学生带着问题开展科学史的学习、DNA分子结构的学习，并适时开展学生活动，绘制DNA平面模式图，培养学生归纳与概括，建立模型，在动手动脑的过程中发展科学思维。教师在授课过程中适当结合与社会的联系，总结升华，也能引导学生对一些社会现象，运用生物学的知识做出理性的解释与判断，落实学科核心素养。四、教学目标生命观念：通过分析DNA的结构与其蕴藏遗传信息的功能相适应的特点树立结构与功能相适应的观念。科学思维：对DNA双螺旋结构模型的构建历程的学习，让学生对生物科学史的发展与建立有了科学的认识；有利于学生科学思维的建立。科学探究：学习绘制DNA分子平面结构模式图，通过动手绘制模型，培养观察能力、动手能力及空间想象能力。社会责任：结合DNA分子的特异性链接实际应用，如亲子鉴定、案件侦破等等，形成科学发展更应服务于社会生活的观念。五、教学重难点重点：1.DNA双螺旋模型的构建过程2.DNA分子结构的主要特点难点：DNA分子结构的主要特点六、教学过程【导入新课】创设情境，导入新课观看新闻报道:电影《失孤》的原型郭刚堂找到了离别24年之久的儿子郭新振。其中起到关键作用的是“DNA数据库”，公安人员通过比对郭刚堂和郭新振DNA上的信息，从而确定了他们之间具有亲缘关系。设疑:为什么DNA鉴定能确定一个人的身份?我们都知道，生物体的结构与功能相适应。要回答这些问题，首先需要弄清楚DNA的结构。【新知探索】（一）知识回顾教师向学生提问，DNA分子的中文全称、组成元素、四种基本单位的命名等基础知识。学生回答问题，教师作出肯定回答和鼓励学生，然后播放课件，复习磷酸二酯键的形成。过渡：DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的长链，但是这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA分子的？我们一起重走科学史。（二）DNA结构模型的构建科学史教师问：DNA双螺旋结构模型的构建者是哪位科学家？学生答：沃森和克里克教师：DNA模型的构建也是众多科学家的努力换来的。请归纳出对DNA双螺旋结构做出贡献的科学家？教师：引导学生阅读课本48-49页内容，总结并讲解DNA模型构建的具体历程。教师：当时学科界已经认识到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、C4种碱基。教师：这时威尔金斯和同事富兰克林采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。沃森、克里克推算出DNA分子呈螺旋结构的结论。教师：在1952年，奥地利生物化学家查哥夫访问剑桥大学。沃森和克里克从他那得到了一个重要的信息。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。教师：于是沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，构建出新的DNA模型。1953年，沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构一脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。引导思考：从DNA双螺旋结构模型的构建过程中，你得到哪些启示?意图：让学生体验科学家的研究历程，学习到科学家善于捕获分析信息和严谨的思维品质及持之以恒的科研精神。（三）DNA的结构1.引导学生阅读课本50页的内容思考以下几个问题（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？（3）DNA的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？2.PPT展示DNA分子的平面结构和空间结构示意图，让学生分析并总结DNA的结构特点。（1）DNA分子是由两条单链组成的，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）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并遵循碱基互补配对原则。明确碱基对、氢键、核苷酸片段等相关概念。3.引导学生归纳DNA分子结构的“五、四、三、二、一”，五种元素、四种碱基、三种物质、两条长链、一种螺旋。（四）小组合作完成DNA平面结构模型的绘制（时间：10分钟）1.具体步骤及要求如下：（1）每人独自绘制一段包含5个碱基对的DNA片段平面模式图并标注好碱基及氢键（2）组内成员互评，修正模式图（3）每组选出优秀作品展台展示，代表小组评比注意事项：绘制模型前请先认真思考以下几个问题（1）磷酸、脱氧核糖和碱基是在什么部位相互连接的？（2）脱氧核苷酸单链中，每个脱氧核苷酸之间是在什么部位相互连接的？（3）如何体现两条链之间的互补配对？（4）条氧苷链如反平的’端和3端的向？（5）两脱核酸之靠么构接（五）DNA分子结构与特性的再探索1.DNA分子结构的再探索观察DNA片段，小组合作讨论回答下列问题（时间3分钟，组间抢答，加分）(1)DNA双链中脱氧核糖、磷酸、碱基之间的数量关系？(2)一个脱氧核糖连接几个碱基？一个脱氧核糖连接几个磷酸？一个磷酸连接几个脱氧核糖？(3)一个DNA分子有几个游离的磷酸基团？(4)一条链上相邻的两个碱基连接方式？(5)两条链之间相邻碱基之间的连接方式？(6)A+T含量为40%的DNA分子和A+T含量为60%的DNA分子哪个结构更稳定？2.DNA分子特性的再探索通过观察各小组构建的DNA分子模型，引导学生利用结构与功能观思考以下几个问题（个人回答，加分）(1)DNA分子中，两条长链上的什么结构是稳定不变的？(2)DNA分子只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？例：在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？(3)每个DNA分子各自的碱基排列顺序是特定的吗？例：人体内控制β珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有多少种？3.师生共同归纳出DNA分子的特性：(1)稳定性。外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成；内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对原则，加强稳定性；空间结构稳定——规则的双螺旋结构。(2)多样性。碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。(3)特异性。碱基对的特定排列顺序。介绍DNA指纹技术，DNA指纹技术用于鉴定时依赖于DNA分子的什么特性？①不同生物DNA的碱基排列顺序不同；②某一特定的生物，其DNA分子中的碱基排列顺序是特定的。与生活联系：你能说出DNA鉴定技术在其他方面的应用吗？亲子鉴定（回归导入视频的例子）、辨认遇难者身份、用于研究人类的起源、不同生物的亲缘关系等。升华：我们每个人来到这个世界上，都是独一无二的存在，没有雷同，没有翻版，我就是我，你就是你，我们应该为我们独一无二的生命存在而致敬。虽然人与人相貌不同，出身不同、性格不同，但每一个人都有追求生命之花极致绽放的权利，如果你的生命之花暂时未开放，不要着急，更不要放弃，那只是因为每个人的花期不同，花形不同、花色不同，请认真努力、积极乐观的过好当下的每一天，生命之花终有一天会绚烂的绽放。【课堂小节】见PPT【课堂练习】1.下列关于威尔金斯、富兰克林、查哥夫、沃森和克里克等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法,正确的是()。A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像B.沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型C.查哥夫提出了A与T配对、G与C配对的正确关系D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、G的量等于C的量2.下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。3.某DNA片段的一条单链的核苷酸顺序为：5’-ATGCCTGA-3’，则其互补链的序列为()A.5’-ATGCCTGA-3’B.5’-TCAGGCAT-3’C.5’-TACGGACT-3’D.5’-UCAGGCAU-3’4.(2022·山东日照高一期末)如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是()A.①为3′－端，⑥为5′－端B.DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、H、O、N、PC.一条链中相邻