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3.2 《DNA的结构》教学设计
教材分析
本节课选自 2019版人教版高中生物教材必修二第 3章基因的本质第 2节，该节课内容由 DNA双螺旋结构模型构建、DNA分子结构、制作 DNA双螺旋结构模型三部分构成。本节内容起着承上启下的作用——DNA分子的双螺旋结构是学生理解遗传学理论的知识基础，其双螺旋结构保证了 DNA多样性、特异性和稳定性的特征，是学生理解生物的多样性、特异性和物种稳定性本质的结构基础，对学生以后学习 DNA的复制及遗传规律有和很大的促进作用。DNA模型的制作，有利于提高学生的动手能力，有利于学生形象思维到抽象思维的发展。
一、教学目标
1.概述 DNA 结构的主要特点。
2.通过了解 DNA 双螺旋结构模型构建的过程，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。
3.制作 DNA 双螺旋结构模型。
二、教学重点与难点
重点：DNA 结构的主要特点。
难点：制作 DNA 双螺旋结构模型。
三、教学过程
（一）导入新课
结合“通过 DNA血样鉴定，22年后寻亲成功”的新闻倒入课题，（出示本节学习目标并板书课题：DNA的结构）
（二）教授新课
1.探究 DNA分子模型构建
1)回顾已有认识：
①DNA 分子是以 4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链；
②4 种脱氧核苷酸分别含有 A、T、C、G 四种碱基。
2)英国生物物理学家威尔金斯和富兰克林应用 X 射线衍射技术获得了 DNA 衍射图谱。美国生物学家沃森和英国物理学家克里克利用图谱数据推算 DNA 分子呈螺旋结构，并尝试搭建多种双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定。
3)奥地利生物化学家查哥夫发现了碱基比例关系的规律——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。沃森和克里克由此推测，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。
4)沃森和克里克构建 DNA 双螺旋结构模型——
①双螺旋内部是碱基，外部是脱氧核糖—磷酸骨架；
②A 与 T 配对，G 与 C 配对；
③DNA 两条链的方向相反。
并进行验证：
④组成的 DNA 分子具有恒定的制定；
⑤能解释 A、T、G、C 的数量关系；③模型与基于 X 射线衍射照片推算出的 DNA 双螺旋结构相符。
5)沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文发表在《自然》杂志上。沃森、克里克和威尔金斯三人共同获得 1962 年诺贝尔生理学或医学奖。
6)让学生分析并总结探究 DNA分子模型的过程中，科学家表现出了那些值得我们学习的科学精神。
2、制作 DNA双螺旋模型
1）制作磷酸、脱氧核糖和碱基模型。分别用哪几种材料来代表这三种物质？
2）制作脱氧和碳酸模型。磷酸、脱氧核糖和碱基是在什么部位相互连接的？由此回顾脱氧核苷酸的结构组成。
3）制作脱氧核苷酸长链模型。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？由此引出脱氧核苷酸是通过磷酸二酯键连接起来的。
4）制作脱氧核苷酸双链平面结构模型。如何体现两条链之间的互补配对？由此强调碱基互补配对原则。两条脱氧核苷酸链是如何反向平行的？结合高考送考师生击掌图，强调双链反向，并结合 5’端和 3’端分析两条链的方向，帮助学生理解反向的含义。两条脱氧核苷酸链之间靠什么结构连接？由此引出两条链相邻碱基是通过氢键连接，并提出碱基对这一名词。
5）制作 DNA 双螺旋立体结构模型。DNA 螺旋方向是左手螺旋还是右手螺旋？结合教材中的 DNA 结构模型，引出 DNA 旋转方向是右手螺旋。
3. DNA 的结构特点和特性回顾 DNA 双螺旋结构模型的构建构成，归纳并完善 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。提问 DNA 初步水解产物和彻底水解产物分别是什么？以此强化学生对 DNA 结构的认识。
4）稳定性。DNA 是如何保持结构稳定的？
①碱基对之间的氢键维系 DNA 双链结构；
②碱基对平面之间纵向的相互作用力进一步加固其稳定性；③螺旋化结构可增加稳定性。
5）多样性。DNA 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？
①碱基对的排列顺序/碱基的排列顺序/脱氧核苷酸的排列顺序；
②碱基对的数量/脱氧核苷酸的数量。
6）特异性。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。（三）课堂小结
1.总结 DNA 双螺旋结构模型的构建者和构建依据。
2.从元素组成、小分子、单体、平面结构和空间结构五个层次总结 DNA 双螺旋结构的特点。
3.请根据 DNA 的结构特点，尝试推测 DNA 的复制方式
评测练习
1. 下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、查哥夫等人在DNA结构构建方面突出贡献说法中，正确的是（）
A.威尔金斯和富兰克林提供了 DNA的电子显微镜图像
B.沃森和克里克提出了 DNA的双螺旋结构模型
C.查哥夫提出了 A与 T配对、C与 G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、C的量等于 G的量
2. 下图为某核苷酸长链的示意图,下列相关叙述中错误的是()。
A.图中所示为脱氧核苷酸长链
B.2只存在于 DNA中
C.3在 DNA和 RNA中相同
D.5只能在细胞核中找到
3. 大肠杆菌 DNA分子结构示意图(片段)如图所示。请据图回答下列问题：
(1)图中 1表示________，2表示____________，1、2、3结合在一起的结构叫____________。
(2)3 有 ______ 种 ， 中 文 名 称 分 别 是________。
(3)DNA分子中 3和 4是通过__________连接起来的。
(4)DNA 被彻底地氧化分解后，能产生含氮物质的是____________(用序号表示)
(5)若 DNA分子中的一条单链中(A＋T)/(A＋T＋C＋G)＝k，则另一条互补链中这种比例是 ________，而在整个 DNA 分子中是________。如果 DNA分子一条链中的 A占 15%，互补链中的 A占 25%，则整个 DNA分子中 A占____________
课后反思
1、上课期间在调动学生参与的积极性，激发学生思维方面做得不够，一节课的开始很重要，很多时候决定了这节课的课堂氛围的活跃程度，因此在导入环节应该尽可能的吸引学生的注意力，设置更多有趣的内容，本节课使用新闻图片导入略显得有些单调。
2、充分体现教师的课堂主导作用和学生的主体地位是课堂内容呈现的主要方式，DNA结构模型的构建过程可以设置更多的探究性学习、合作式学习的环节，用科学发展史的时间轴为线索引导学生深入思考与探究。
3、关于 DNA分子结构中的中碱基对的数量关系本节内容并未涉及，计划通过课后习题分析和利用构建的 DNA模型演示分析思路来帮助学生更好的理解其中的数学逻辑，提升学生的抽象思维能力。

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