第2节 DNA分子的结构

第2节DNA分子的结构【教学重点、难点、疑点及解决办法】1．教学重点（1）DNA分子的结构。（2）碱基互补配对原则及其重要性。（3）DNA分子的多样性。2．教学难点DNA分子的立体结构特点。3．教学疑点DNA分子中只能是A—T、C－G配对吗？能不能A—C、G—T配对？为什么？4.解决办法：（1）充分发挥多媒体计算机的独特功能，把DNA的化学组成、立体结构等重、难点知识编制成多媒体课件。将这些较难理解的重、难点知识变静为动、变抽象为形象，转化为易于吸收的知识。（2）通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。（3）通过讨论交流、通过提高学生的识图能力、思维能力，通过配合适当的练习，将知识化难为易。（4）通过单环化合物、双环化合物所占空间及碱基对之间氢键数的稳定性，来说明只能是A—T、C—G配对。【课时安排】1课时【教学过程】教学内容教师的组织和引导备注一、DNA分子的结构1.DNA分子的化学组成(结构)导言大家在生活中还有媒体上都看到过雕塑的照片，这里有一张与从不同的雕塑的照片，这个雕塑除了有与其他雕塑具有相同的美感，还具有高程度的科学性。幻灯片展示：北京中关村标志性的建筑这张照片展示的是什么呢？其实就是我们生物学上的DNA双螺旋结构图。过渡：DNA在上一节，我们讲过，是主要的遗传物质。它的分子结构是怎样的，那么这一节，我们就来看看。DNA分子的结构情况。板书：第2节DNA分子的结构一、DNA分子的结构教师讲述:DNA分子是一种高分子化合物，在它的模型的构建过程中，很多的科学家历经了多年的努力，最后总结出来了，它具有独特的规则的双螺旋结构。这个结果是科学家们在不断的完善和发展中逐渐构建起来的，下面同学来看一下关于科学家门构建DNA分子结收集资料的能力。培养学生的自学能力与自我探究能力。构的过程。打开47页，先阅读，然后小组讨论一下这几个问题。幻灯片展示问题：1、DNA是由几条链构成？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？他们分别位于DNA的什么部位？3、DNA中的碱基是如何配对的？他们位于DNA的什么部位？过渡：上面是关于DNA分子结构的讨论，下面我们把DNA双螺旋结构构建的过程和涉及到一些科学的几个事件来认识一下。介绍DNA分子双螺旋结构模型的提出。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了著名的DNA分子双螺旋结构模型(简介沃森和克里克的发现过程，激起学生学习的兴趣和实事求是的科学态度，培养不断探求新知识和合作的精神)。这为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。科学的发展是一个完善发展的过程，虽然刚开始是错的，可是随着深入的研究，也能够得到完善。同时，一门学科的发展，要借鉴与其他学科的发展。在DNA分子结构的研究中出现了一些错误，鉴于其他科学家及时的进行了改正。所以，科学的发展，他是一个不断被修正和完善的过程。同时，我们发现，一门学科的发展，要借鉴于一些其他的学科，也就是说学科之间要进行交叉渗透。DNA分子结构，他应该是属于生物学，但是我们可以借助于物理学，还有化学方面的知识，然后来进行模型的构建。可见，交流合作这样的关系对推动科学的发展是非常有必要的。过渡：我们了解了DNA分子构建的过程，那么，DNA分子到底具体有哪些结构呢？下面就具体来看一下，DNA分子具体构建情况。我们一起来分析DNA分子的结构。为了掌握DNA分子结构的全部知识，必须先掌握DNA分子的化学组成。思考、讨论和合作能力拓展学生思维，更好理解新知识应试能力知识拓展2.DNA分子的空间结构过渡：关于DNA分子的，我们在必修1中有了一定的认识。DNA分子是一种高分子化合物，相对分子质量很大，但是对于它的元素组成和基本单位，我们也相应的做了介绍。下面我们在讲它的分子结构之前，对一些知识再回顾一下。复习：1、DNA的组成元素是什么？2、DNA的基本组成单位是什么？3、DNA基本组成单位的组成是什么？4、DNA基本组成单位有几种，它们各自的名称是什么？过渡：这四种脱氧核苷酸是如何构建DNA分子的呢？接下来我们就来看一下，DNA分子的空间结构。板书：1.DNA分子的化学组成(结构)幻灯片展示：DNA分子的空间结构。2.DNA分子的空间结构讲述：这就是DNA分子的空间结构，看起来很复杂，我们从中截取一些片段，这个片段我们放大以后进行详细的分析。首先，我们先来熟悉一下，各个符号所代表的内容。板书：碱基互补配对原则：在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配培养学生的总结能力对必须遵循一定的规律，这就是Adenine（A，腺嘌呤）一定与Thymine（T，胸腺嘧啶）配对，Guanine（G，鸟嘌呤）一定与Cytosine（C，胞嘧啶）配对，反之亦然。碱基间的这种一一对应的关系叫做碱基互补配对原则。讲述：下面我们就看由这些基本组成单位怎样来形成空间结构的？先看这个，这是DNA分子的一条链。是有很多脱氧核苷酸彼此连接在一起。就形成了一条脱氧核苷酸长链。连接的时候，我们要注意它连接的化学键是怎样构成的。这条链上的第一个磷酸基团和第一个五碳糖之间相连的键是脱氧核苷酸内部的键，第2个磷酸基团和第一个五碳糖之间的键是不是脱氧核苷酸内部的键呢？是两个脱氧核苷酸相连的化学键。DNA的一条就是这样构成的。它的另一条链也是这样构成的。这就是我们说的DNA双链，那么这两条链的位置关系是怎么样的呢？我们从片面图可以看出。板书：（1）DNA的平面结构。1、DNA是由两条反向平行的链盘旋而成。过渡：接下来我们再看，每一条链它的构成情况是怎样的呢？2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。3、两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则。过渡：好，这样的话，对于DNA分子的结构，我们就有了更清楚的认识。它就应该是这样的结构。对于这种结巩固知识加深理解3.DNA分子的结构特性构的构建情况呢，我们现在讲起来感觉比较抽象，那下面，我们就一起来做一下有关DNA分子的结构模型。下面，大家分小组，把DNA分子的模型做出来。教师巡视，观看学生做模型。并且对学生所做的模型进行评价。注意事项：1、要遵照科学性来制作。2、模型首先要有科学性，其次要有艺术性。过渡：每个小组都与自己的模型，下面我们一起来分析一下。NDA分子模型能够体现出来的结构特点有哪些。幻灯片展示：小组讨论：问题1、DNA分子具有4种脱氧核苷酸，但是作为DNA分子，它是如何储存大量的遗传信息？讲述：第一个碱基可以是T，可以是G，可以是A，也可以是C。就有四种不同的情况。数一数，你的模型上有多少个含氮碱基，那么有多少种排列方式？你做出来的DNA分子，和别的组做出来的DNA分子一样还是不一样？问题2、DNA分子如何维持它的遗传稳定性？展示DNA分子结构的模型。讲述：DNA分子作为遗传物质，必须是稳定的。从模型中指出，为什么DNA分子符合稳定性？解释1、从骨架来看，磷酸基团和五碳糖交替排列。形成稳定的外侧骨架。例题：由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达多少？解释2、从内测来看。A和T配对，G和C配对。通过氢键连接起来，异常的稳定。板书：3.DNA分子的结构特性稳定性、多样性、特异性讲述：接下来，我们还要注意一个问题。DNA分子在细胞分裂的时候，涉及到DNA分子的复制，那么这个DNA分子是如何复制的呢？DNA分子的复制应该是精确的复制，DNA分子的复制是怎么进行的？下一节，就要讲DNA分子的复制。总结:1、DNA分子的化学组成和它的基本组成单位——脱氧核苷酸。2、DNA双螺旋结构是如何构建的。3、分析两条链的关系，明确DNA分子的结构特性。课堂巩固例1从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46％，又知该DNA的一条链（H链）所含的碱基中28％是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的（）A．26%B．24%C．14％D．11％【解析】解此题目时，应先绘出两条链碱基符号，并注明含量，这样非常直观，便于推导和分析来理清解题思路，寻求解决方法。明确DNA的两条链中含碱基数目相同，且A＝T，G＝C，一条链中的A、T、G、C数量等于另一条链中的T、A、C、G数量，由此可对方程组解出答案。方法一：假定每条链中有100个碱基，则双链DNA中（G+C）＝100×2×46％＝92（个）（个），（个）（个）即：A对占该链全部碱基的26％方法二：（G+C）占双链的DNA的46％（A＋T）占双链DNA的54％（A+T）＝2G+C＝2占该链的百分数为：即：双链中（A+T）的百分数等于每条单链的百分数。【答案】A作业一、选择题1．DNA完全水解，得到的化学物质是（）A．氨基酸，葡萄糖，含氮碱基B．氨基酸，核苷酸，葡萄糖C．核糖，含氮碱基，磷酸D．脱氧核糖，含氮碱基，磷酸2．某生物细胞的DNA分子中，碱基A的数量占38％，则C和G之和占全部碱基的（）A．76％B．62％C．24％D．12％3．若DNA分子中一条链的碱基A：C：T：G＝l：2：3：4，则另一条链上A：C：T：G的值为（）A．l：2：3：4B．3：4：l：2C．4：3：2：1D．1：3：2：44．DNA分子的一条单链中（A+G）／（T+C）=0.5，则另一条链和整个分子中上述比例分别等于（）A．2和1B0.5和0.5C．0.5和1D．1和1二、简答题1．某DNA分子含有5000个碱基对，其中T为4000个，则G为_______________个，脱氧核苷酸为_______________个，磷酸为_______________个。参考答案一、选择题l．D2．C3．B4．A二、简答题1．1000个10000个10000个