3.2  DNA的结构

江苏省洪泽中学  杨茜茜

【课题】

学科：生物     年级：高一

【教材分析】

知识结构上，本节内容上承孟德尔遗传定律和减数分裂，下启DNA复制、基因的表达等知识。因此，本节内容是高中生物的重要内容之一。

【学情分析】

通过前面遗传因子的发现、基因和染色体的关系两节内容的学习，对遗传物质已经有了初步的了解，但是对遗传物质的本质还没有掌握。本节课通过观察图片、构建实物模型等方法，让学生对DNA的结构有一个清晰的认知。

【目标预设】

生命观念：理解并掌握DNA分子的结构特点

科学思维：理解DNA分子的结构

科学探究：学习制作DNA双螺旋结构模型，通过动手制作模型，培养观察能力、动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观

社会责任：了解科学家构建模型的研究历程、领悟模型构建在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。

【重点、难点】

重点：DNA分子结构的主要特点

难点：DNA分子结构的主要特点

制作DNA分子双螺旋结构模型

【设计思路与理念】

在本节课中，教师提供资料，引导学生展开自己的设想、做出合理的推断。沿着教师创设的问题情境进行积极地思考和探究，最终得出DNA分子的双螺旋结构模型。

在课堂中，教师是引导者、参与者、组织者，而学生才应该是课堂的主体。体现新课程“自主、合作、探究”的理念。

【教学方法】

PPT直观演示法、资料分析法、小组讨论法、自主学习法

【教学过程】

导入：PPT展示DNA的相关图片

教师：这是2004年雅典奥运会开幕式上，用激光打出的DNA双螺旋结构。DNA对于生物的遗传具有重要的意义，那么，它又具有怎么的结构呢？

一、DNA双螺旋结构模型的构建

PPT展示DNA双螺旋结构模型的构建过程中各位科学家的功劳：

资料1　 20世纪30年代，科学家认识到组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，且DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。

资料2  1951年11月，根据威尔金斯和富兰克林提供的DNA晶体X射线衍射照片获得的数据，沃森和克里克推测出DNA分子是规则的、螺旋形的，而且不止由一条链构成。他们先后建构了几种模型，三链、双链都有。

资料3   他们设想的模型是将同种碱基以配对的方式排在内侧。由于嘌呤和嘧啶碱基形状不同，这个结构的骨架会因为这些“长度不一”碱基对的交替出现，而显示出凹凸不平的形状。

资料4  查伽夫研究发现，在DNA分子中，腺嘌呤（A）的数量与胸腺嘧啶（T）的数量“非常相似”，鸟嘌呤（G）的数量与胞嘧啶（C）的数量也是如此。就是说，存在这样一种可能：腺嘌呤与胸腺嘧啶间形成氢键，而鸟嘌呤与胞嘧啶之间形成氢键。获此消息，沃森和克里克又重新构建了一个将A-T、G-C碱基对安排在内部，脱氧核糖磷酸骨架安排在螺旋外部的模型。

资料5  化学家J.Donohue指出他们草图中的碱基构型属于烯醇式，应该改为酮式异构体。他们发现，在酮式结构情况下，A-T碱基对与G-C碱基对长度相等，并与DNA分子的直径相当。

资料6  富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克在获知这一信息后，意识到这两条链的分子应该是反向排列的。

1、构建过程

2、构建依据

（1）碱基分别为A、T、G、C的四种脱氧核苷酸连接可构成DNA长链分子

（2）DNA衍射图谱表明DNA分子呈双螺旋结构

（3）DNA分子中A=T，G=C

阅读教材相关内容，思考下列问题：

问题1：DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？

问题2：DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？

问题3：DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？

3、利用课前准备的材料（曲别针、泡沫塑料、扭扭棒、牙签、橡皮泥等），分小组制作DNA双螺旋结构模型，完成后分小组上台展示

二、DNA的分子结构

1、DNA的化学组成

（1）基本组成元素：C、H、O、N、P

（2）化合物：磷酸、脱氧核糖、碱基　

（3）基本单位：脱氧核苷酸

2、DNA的基本单位－脱氧核苷酸

组成脱氧核苷酸的含氮碱基：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（C）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。脱氧核苷酸如何连接？

3、DNA的平面结构和空间结构

4、DNA的结构特点

（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成的。

（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，且遵循碱基互补配对原则。

△小规律：“五四三二一”

五种元素：C、H、O、N、P

四种碱基：A、G、C、T

三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链

一种螺旋：规则的双螺旋结构

【作业布置】

完成本节练习与应用的相关题目

【板书设计】

3.2  DNA的结构

一、DNA双螺旋结构的构建

1、构建过程

2、构建依据

二、DNA的结构

1、DNA的化学组成

2、DNA的基本单位－脱氧核苷酸

3、DNA的平面结构和空间结构

4、DNA的结构特点