2023學(xué)年完整版《DNA的結(jié)構(gòu)》設(shè)計(jì)

《DNA的結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目的：1、概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。2、交流課題研究中搜集的分子結(jié)構(gòu)模型建立過(guò)程的相關(guān)資料，體驗(yàn)建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的艱辛與曲折，體驗(yàn)科學(xué)家的奉獻(xiàn)精神，形成勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度與為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。3、在嘗試模擬制作基礎(chǔ)上，結(jié)合資料分析DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)性，反思建模過(guò)程，體會(huì)建模的思想，提高建模能力。二、教學(xué)重難點(diǎn)：1、教學(xué)重點(diǎn)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)的分析2、教學(xué)難點(diǎn)：制作DNA結(jié)構(gòu)模型掌握DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)三、課時(shí)安排1個(gè)課時(shí)四、教學(xué)過(guò)程：[導(dǎo)入]同學(xué)們請(qǐng)看大屏幕：課件展示：（兇殺案圖片）這不只是一個(gè)故事------一起兇殺案，案情撲朔迷離，犯罪嫌疑人卻提供了不在現(xiàn)場(chǎng)的證據(jù)。這時(shí)法醫(yī)在現(xiàn)場(chǎng)找到了留在被害人指甲中的一些皮膚組織，想一想你應(yīng)該如何破案？（學(xué)生回答）從皮膚細(xì)胞中提取到DNA，利用DNA鑒定技術(shù)協(xié)助破案。對(duì)，DNA鑒定技術(shù)現(xiàn)已成為警察破案的得力助手。那么為什么DNA可以作為破案的依據(jù)呢？從上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道，DNA是人體的遺傳物質(zhì)，同一個(gè)人的不同細(xì)胞中DNA都是相同的，不同人的DNA則是不同的，這些都與DNA的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。這節(jié)課就讓我們共同來(lái)學(xué)習(xí)第2節(jié)DNA的分子結(jié)構(gòu)。（課件展示）[新課]自從認(rèn)識(shí)到DNA是遺傳物質(zhì)以后，人們就開(kāi)始了對(duì)它的深入研究，到20世紀(jì)中期，人們已經(jīng)了解了DNA的化學(xué)組成。請(qǐng)同學(xué)們回顧必修1，組成DNA分子的基本組成單位是什么？（脫氧核糖核苷酸）一、DNA的基本組成單位（課件展示）脫氧核糖核苷酸結(jié)構(gòu)示意圖師生交流：一分子脫氧核糖核苷酸又是由哪三部分構(gòu)成：（①磷酸、②脫氧核糖、③含氮堿基）好，下面請(qǐng)同學(xué)們?cè)谧雷由系膶?shí)驗(yàn)材料中找出脫氧核糖核苷酸模型，看看你能找到幾種類型，它們之間有什么區(qū)別？（學(xué)生回答）4種類型，只在堿基上有區(qū)別，有A、G、C、T四種。下面給同學(xué)們2分鐘時(shí)間，請(qǐng)對(duì)照課本識(shí)記4種堿基和脫氧核糖核苷酸的名稱。檢查提問(wèn)：好，哪位同學(xué)能說(shuō)一下四種脫氧核糖核苷酸的名稱？請(qǐng)學(xué)生拿起模型回答。（課件展示）很好。脫氧核糖核苷酸共有4種堿基，模型中較長(zhǎng)一些的代表的是腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤兩種堿基，這是因?yàn)樗鼈兙哂须p環(huán)結(jié)構(gòu)，較短一些的是胞嘧啶和胸腺嘧啶兩種堿基，二者是單環(huán)結(jié)構(gòu)。這4種類型的脫氧核糖核苷酸僅在堿基上有所差別，所以我們可以根據(jù)堿基為其命名。如果把脫氧核糖核苷酸和RNA的基本組成單位核糖核苷酸相比，二者有什么區(qū)別呢？（課件展示）脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸結(jié)構(gòu)圖，分析區(qū)別：學(xué)生回答。五碳糖不同(脫氧核糖和核糖)；堿基的差別（根據(jù)課件顯示，比較四種脫氧核糖核苷酸和四種核糖核苷酸），引導(dǎo)學(xué)生找出尿嘧啶與胸腺嘧啶的區(qū)別，并請(qǐng)學(xué)生推理說(shuō)出尿嘧啶核糖核苷酸的名稱。過(guò)渡：這四種核糖核苷酸是RNA的基本組成單位，而這四種脫氧核糖核苷酸是DNA的基本組成單位，那么四種脫氧核糖核苷酸是怎樣構(gòu)成DNA-----這一具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的生物大分子的呢。它又是具有什么樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能使其與作為生物的遺傳物質(zhì)相適應(yīng)呢？下面我們就來(lái)一起探索DNA分子的結(jié)構(gòu)——（8分鐘）二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA分子的結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？在上個(gè)世紀(jì)這一具有偉大科學(xué)價(jià)值的研究課題吸引了全世界各國(guó)科學(xué)家的目光。為揭開(kāi)這一重要生命物質(zhì)的神秘面紗，科學(xué)家們展開(kāi)了探索DNA結(jié)構(gòu)的競(jìng)賽。大家知道是誰(shuí)率先摘取了這一科學(xué)界的桂冠嗎？（學(xué)生回答沃森和克里克，課件展示圖片）對(duì)，當(dāng)時(shí)沃森還很年輕，還只是一個(gè)剛剛走出校門不久的大學(xué)生，而克里克當(dāng)時(shí)也是一個(gè)很不得志的物理學(xué)家。那時(shí)候有很多來(lái)自世界各國(guó)的大科學(xué)家都在研究這個(gè)課題，許多專家并不看好這對(duì)組合，甚至嘲笑他們研究條件的簡(jiǎn)陋。但就是這兩個(gè)“小人物”面對(duì)嘲笑毫不氣餒，他們廣泛收集信息，認(rèn)真分析了鮑林、查伽馬、維爾金斯和弗蘭克林等科學(xué)家們的研究成果，并采用了建立模型的方法進(jìn)行研究。終于在1953年4月25日，英國(guó)著名的科學(xué)雜志——《自然》上發(fā)表了沃森、克里克的一篇優(yōu)美精煉的短文，宣告了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的誕生，沃森和克里克的成果震驚了整個(gè)科學(xué)界！DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的誕生，完美地解釋了DNA在遺傳、生化和結(jié)構(gòu)上的主要特征，標(biāo)志著生物學(xué)的歷史開(kāi)始從細(xì)胞階段進(jìn)入了分子階段。正是由于這一劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，沃森、克里克獲得了1962年度諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。回首這段歷史，沃森和克里克的成功給我們留下了哪些啟示呢？請(qǐng)學(xué)生回答：課件展示，教師總結(jié)。1、創(chuàng)新思維是成功者必備的素質(zhì)，要敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)。2、要善于吸收別人的成果,博采眾家之長(zhǎng)。3、要有合作探究的意識(shí)。4、要選擇科學(xué)的研究方法。（對(duì)，創(chuàng)新的思維、虛心吸收別人的成果、合作意識(shí)和科學(xué)的研究方法使他們走向成功！）想想當(dāng)時(shí)沃森和克里克，在嘲笑聲中用鐵皮和鐵絲構(gòu)建了世界上第一個(gè)DNA分子模型，揭開(kāi)了DNA分子結(jié)構(gòu)的神秘面紗。那么現(xiàn)在的同學(xué)們，你們是未來(lái)的大學(xué)生，比沃森更年輕，你們能不能也依據(jù)學(xué)案上提供的這些信息，利用更普通的泡沫、牙簽等材料，象沃森和克里克那樣創(chuàng)造性地來(lái)構(gòu)建起DNA分子結(jié)構(gòu)的模型呢？同學(xué)們有沒(méi)有信心？（有）展示材料，教師說(shuō)明：好，除了剛才看到的脫氧核糖核苷酸模型以外，注意氫鍵、磷酸二酯鍵的替代品，有關(guān)這兩種鍵的作用請(qǐng)大家注意看學(xué)案。下面就請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，首先仔細(xì)分析學(xué)案上所提供的信息，然后利用所提供的材料來(lái)構(gòu)建一個(gè)DNA分子平面結(jié)構(gòu)模型——學(xué)生操作，教師巡視：各組操作情況，掌握主要問(wèn)題，分清類型，適時(shí)安排。（大約控制在10分鐘左右）好，現(xiàn)在各組的構(gòu)建工作已經(jīng)基本結(jié)束。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)學(xué)案上的資料，分析模型和剛才的操作過(guò)程，分析總結(jié)一下DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各組中心發(fā)言人準(zhǔn)備發(fā)言。師生交流總結(jié)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（下面請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)一說(shuō)在你構(gòu)建模型時(shí)你發(fā)現(xiàn)了DNA分子具有哪些特點(diǎn)？）其實(shí)也就是你們?cè)跇?gòu)建模型時(shí)都注意了哪些要點(diǎn)？又是從哪些材料中得到了啟示？教師點(diǎn)有代表性的幾組發(fā)言，相互補(bǔ)充教師注意提問(wèn)原由：如為什么將A與T，C與G相配對(duì)等等。看起來(lái)有的組做的不錯(cuò)，還有的組出現(xiàn)了點(diǎn)小問(wèn)題，請(qǐng)注意修正。我們現(xiàn)在制作的是DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，而實(shí)際上DNA分子是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，那么DNA分子是如何螺旋的，又具有什么特點(diǎn)呢？（發(fā)放DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型）好，下面請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合其它各組的模型和發(fā)言，對(duì)照所發(fā)標(biāo)準(zhǔn)模型，對(duì)本組模型進(jìn)行再修正和進(jìn)一步的分析。好，請(qǐng)開(kāi)始-----從平面結(jié)構(gòu)到立體結(jié)構(gòu)，DNA分子又具有怎樣的特點(diǎn)？請(qǐng)各組試做總結(jié)發(fā)言------（請(qǐng)學(xué)生再試著回答）教師課件總結(jié)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，并結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型逐句理解DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。①首先是DNA分子含有兩條脫氧核糖核苷酸鏈，兩條鏈按照反向平行方向并向右盤繞成雙螺旋。（螺旋直徑為2.0nm，螺距為3.4nm，每個(gè)螺距有10個(gè)堿基對(duì)，兩個(gè)相鄰堿基對(duì)平面的垂直距離為0.34nm）②結(jié)構(gòu)的外側(cè)是由脫氧核糖和磷酸通過(guò)磷酸二酯鍵交互連接而成的長(zhǎng)鏈，構(gòu)成DNA分子的骨架；堿基位于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成堿基對(duì)，即A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，A與T間二個(gè)氫鍵相連，G與C間三個(gè)氫鍵相連。好，我們繼續(xù)來(lái)看：進(jìn)一步探究：（教師選幾組學(xué)生成果在前面展示）我們各組做的都是由6對(duì)脫氧核糖核苷酸組成的DNA分子，可是大家觀察一下我們做的DNA分子都一樣嗎？（什么區(qū)別？---堿基對(duì)的順序不同，即所包含的遺傳信息不一樣）堿基對(duì)的排列順序不同，就說(shuō)明DNA分子中所包含的遺傳信息是不同的。（課件展示）同學(xué)們分析，每個(gè)堿基對(duì)的位置最多能有幾種堿基對(duì)情況，那么6個(gè)堿基對(duì)的DNA分子堿基排列順序最有多少種？進(jìn)一步歸納4n種。我們知道最小的DNA也要有4000對(duì)以上的脫氧核糖核苷酸構(gòu)成，由此可見(jiàn)DNA具有什么特點(diǎn)？（多樣性）對(duì)于每一個(gè)生物個(gè)體來(lái)說(shuō)，它的DNA分子又有其特定的堿基排列順序，這就又構(gòu)成了個(gè)體DNA分子的特異性。右手雙螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)DNA分子的穩(wěn)定性起到重要的作用。（課件顯示）從對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)的分析上我們可以看到DNA分子具有多樣性、特異性和穩(wěn)定性，所以DNA分子從理論上也具備作為遺傳物質(zhì)的條件，這也是DNA分子作為遺傳物質(zhì)的間接證據(jù)。DNA結(jié)構(gòu)之迷的突破不僅在理論研究上開(kāi)啟了一扇門戶，而且在實(shí)際生活中也迅速有了廣泛的應(yīng)用。同學(xué)們能舉出一些例子來(lái)嗎？學(xué)生舉例，師擴(kuò)展：（課件顯示圖片）像前面提到的DNA分子鑒定技術(shù)在刑事偵破上的應(yīng)用要比傳統(tǒng)的指紋鑒定更加準(zhǔn)確方便，另外它還在血親鑒定、遇難尸體辨認(rèn)和身份識(shí)別上有了廣泛的應(yīng)用。基因身份證的應(yīng)用也大大減少了信息相同的機(jī)率。五、總結(jié)：DNA分子結(jié)構(gòu)是完美的，它蘊(yùn)藏著生命的無(wú)數(shù)奧秘，它飽含著人類對(duì)科學(xué)探索的艱辛。所以《自然》雜志上登過(guò)這樣一段話：“沒(méi)有什么分子像DNA那樣動(dòng)人。它讓科學(xué)家著迷，給藝術(shù)家靈感，它向人類社會(huì)發(fā)出挑戰(zhàn)。從任何意義說(shuō)，它都是一種現(xiàn)代的標(biāo)志