资源描述
第3章基因的本质
第2节DNA分子的结构
教学内容
老师组织和引导
同学活动
教学意图
问题探讨
引导同学思考争辩回答，老师提示。
思考争辩回答
收集资料的力量。
一、DNA双螺旋结构模型的构建成
旁栏思考题目
“思考与争辩”
引导同学阅读课文P47—49。
〖提示〗1.（1）当时科学界已经发觉的证据有：组成ＤNＡ分子的单位是脱氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林供应的ＤＮＡ的Ｘ射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即依据Ｘ射线衍射分析的试验数据建立模型的方法（由于模型能使生物大分子格外简单的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建ＤNＡ结构模型；（4）奥地利有名生物化学家查哥夫的争辩成果: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）的量这一碱基之间的数量关系。
2.沃森和克里克依据当时把握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯为首的一批科学家的挂念下，他们否定了最初建立的模型。在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸—核糖骨架支配在螺旋外部，碱基支配在螺旋内部的双链螺旋。
沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：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。于是，沃森和克里克转变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。
〖提示〗1.略。2.主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的学问。涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模型的方法等。现代科学技术中很多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的进展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。
3.要擅长利用他人的争辩成果和阅历；要擅长与他人沟通和沟通，闪光的思想是在沟通与撞击中获得的；争辩小组成员在学问背景上最好是互补的，对所从事的争辩要有爱好和激情等。
阅读思考
完成旁栏思考题目和
思考与争辩
培育同学的自学力量与自我探究力量。
思考、争辩和合作力量
二、DNA分子的结构
出示DNA模型，同学阅书第50页，指着模型进解说过归纳，结构的主要特点是：
①两条长链按反向平行方式回旋成双螺旋结构（简要解释“反向”，一条链是55－35，另一条链是35－55，不宜过深）。
②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
③碱基互补配对原则：
两条链上的碱基通过氢键（老师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有肯定的规律：A—T、G—C（A肯定与T配对，G肯定与C配对）。
可见，DNA一条链上的碱基排列挨次确定了，依据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列挨次也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则）。
老师设问，同学思考后，由老师回答：
设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？
这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。
设问二：为什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的摩尔数比例均为1：1。
某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18％，那么鸟嘌呤的分子数占（ ）
A．9％ B．18％ C．32% D．36％
答案：C
阅读理解记住
同学训练
拓展同学思维，更好理解新学问
应试力量
3.DNA的特性
师生共同活动，同学争辩和老师点拨相结合。
①稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与Pi交替排列的挨次和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DAN分子的稳定性。
②多样性：DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列挨次是千变万化的。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有 种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性。
③特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列挨次，这种特定的碱基排列挨次就构成了DNA分子自身严格的特异性。
听讲协作老师回答
学问拓展
小结
本节课我们学习了DNA的化学组成，DNA的立体结构和DNA的特性。组成DNA的碱基共有A、T、G、C四种，构成DNA的基本单位也有4种。每个DNA分子由二条多脱氧核苷酸长链反向平行回旋成双螺旋结构，两条链上的碱基依据碱基互补配对原则，即A—T、G—C，通过氢键连接成碱基对。DNA分子具有稳定性、多样性和特异性。多样性产生的缘由主要是碱基对的排列挨次千变万化，4种脱氧核苷酸排列的特定挨次，包括特定的遗传信息。每个DNA分子能够贮存大量的遗传信息。
小结
培育同学的总结力量
模型构建 制作DNA双螺旋结构模型
让同学做P50《模型构建 制作DNA双螺旋结构模型》，试验的材料及一些基本步骤可在上课前预备好，老师示范。
模型构建，小组合作检验概念教学效果，引发新的问题探究
对于结构概念的学习，模型构建是最直接最有效的教学途径。在现代生物科学争辩中，模型方法被广泛运用。新课标提出“要让同学领悟生物科学理论或模型的科学美”。在生物科学学习中，模型供应观念和印象，是格外吸引同学的生动的感性材料，是同学学问结构的重要组成部分，所以建构模型也可以培育同学的科学探究力量。有效的进行这部分的教学还有助于同学对结构和功能的统一以及其它相关内容如“DNA的复制”的理解。
模型建构：每个四人小组自备制作DNA分子双螺旋结构的材料用具。每个小组组装一个含有二十个碱基对的双螺旋DNA分子片断。时间：10分钟。超时的小组，全组放学时罚跑步两圈。
建模活动除了有教学意义之外，还在于回应第一个探究情境的问题四：协作力量的重要性。活动结束后的共享和学问延长：
（1）当你发觉组员出错或者你发觉自己出错时有什么感受，你四周的组员中哪些人的行为让你记忆尤深？问题最终是怎样得到解决的？
（2）你和你的同桌选用的碱基在一开头就能正确配对吗？你对你们的成功（不成功）的阅历有什么感想？
学问延长的方面主要在于两条链的方向、DNA的多样性、DNA的稳定性、DNA中遗传信息的携带、DNA的解旋。据此可以设置如下问题：
（3）各小组DNA的连接是不是都是正确的？
各小组呈现自己的制作成果，发觉多数小组分子间连接正确，各种小分子的形态、颜色区分明显，整个DNA分子比例恰当，制作精良。也有个别小组材料预备不充分，如：四种碱基没有用不同的颜色和形态区分、磷酸和脱氧核糖没有用外形区分、没有立体构型等。多数同学都能指出这些错误，说明已经把握相关学问。
有些班这里没有错误，老师可以自己设置错误：如调换磷酸的位置、更换不同颜色的碱基位置等。在明确概念的基本内容的基础上，给同学举出有关概念的正面和反面的典型例子，是深刻理解概念的必要手段。同学由于认知力量的局限性，在争辩、探究中难免有偏差、错误，这就需要老师的指导、点拨。新课标强调“对同学独特的感受和体验应加以鼓舞”， 老师也应准时对同学的观点看法进行点评、补充。
（4）请你看看每个四人小组的DNA，你觉得相同吗？每个DNA之间的差异主要在哪里？
这两个问题主要是引发对遗传信息、DNA的多样性、特异性的概念学习。
（5）在每个小组中，大家的组装方式有三种：一种是先组装脱氧核苷酸对，然后再组装成双螺旋长链；另一种是先组成两条长链，再组成双螺旋。第三种是先组装一条长链，再逐个添加脱氧核苷酸成双螺旋长链。你觉得细胞在形成DNA的时候会是以哪种方式进行？
这个问题可以引发同学对下一个课时《DNA的复制》的期望，并且为构建更完整的学问体系供应挂念。同时，可以建议对问题四、五感爱好的同学课后自主查找资料和争辩。
在课堂教学中，同学对概念的把握往往是一个逐步深化和提高的过程，一般都是由现象到本质，由简洁到简单，由具体到抽象的完善过程。因此，在教学过程中，感性材料的生疏和分析、感性到理性的提升、概念本质的剖析、学问结构的系统化是老师进行概念教学的几个突破点。在新教材的探究性学习中，基于同学的学问水平和生疏规律进行的有方案的探究性学习，能挂念老师有效的进行概念教学，成功地引导同学沿“感知——分析、综合等抽象思维——形成概念”这样的路径，正确地形成、理解、把握和运用概念。读图分析，动手建模有利于同学加强感性生疏，使学问概念阅历化，直观化，有助于同学记忆和理解，还可以反馈同学对DNA分子结构概念的生疏。〖提示〗1.DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列挨次却是千变万化的。碱基对千变万化的排列挨次使DNA储存了大量的遗传信息。
2.（1）靠 DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2）在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力（该点可不作为对同学的要求，老师可进行补充说明）。
阅读思考
动手动脑
巩固学问加深理解
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