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2019-2020年高中生物 第三章第二節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)1教案 新人教版必修2 模型建構(gòu)是自然科學(xué)研究中一種常用的方法。當(dāng)研究對象難以直接操作或研究時，可以考慮模型建構(gòu)的方法。該方法用模型來模擬研究對象，被模擬的對象稱做原型。模型的構(gòu)建是否正確，還需要通過與原型的比較來確證。 DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)是本節(jié)學(xué)習(xí)的重點和難點，需要學(xué)生通過空間想像才能理解。學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時，可以利用現(xiàn)成的模型進行教學(xué)，還可以利用課外活動小組的同學(xué)自制的模型教具。教學(xué)程序可采用“空間結(jié)構(gòu)→平面結(jié)構(gòu)→單鏈結(jié)構(gòu)→基本單位”的順序，即由立體到平面，由大分子到組成單位，使學(xué)生逐步認識DNA分子的空間結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)以及化學(xué)組成。 一、自學(xué)質(zhì)疑： 1、沃森和克里克構(gòu)建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型最終被認可的原因是什么？ 因為這一模型與原型──DNA結(jié)晶的X射線衍射圖相符，并能解釋DNA作為遺傳物質(zhì)所具備的多種功能。 2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)在關(guān)系是怎樣的？ DNA分子的雙鏈是由兩條脫氧核苷酸長鏈以氫鍵連接起來的；DNA分子的主鏈（基本骨架）是由磷酸和脫氧核糖交替排列的；DNA分子的內(nèi)部堿基對的排列順序變化多端，說明DNA分子具有多樣性，可以貯存大量的遺傳信息；不同生物DNA分子的堿基對特定的排列順序說明DNA分子具有特異性。 3. 為什么說DNA分子是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)？ DNA分子結(jié)構(gòu)的規(guī)則性體現(xiàn)在兩個方面：第一，DNA分子的每個螺旋都是由10對堿基組成的，相鄰兩對堿基間的距離為0.34 nm；第二，兩條長鏈之間的距離恒等于2 nm。 4. 為什么堿基配對是嘌呤堿基與嘧啶堿基配對？ 嘌呤堿基A和G是雙環(huán)化合物，而嘧啶堿基C和T是單環(huán)化合物，在堿基互補配對時，只有始終是嘌呤堿基與嘧啶堿基配對，才能保證兩條長鏈之間的距離恒定，且與DNA結(jié)晶的X射線衍射圖相符。 5.依據(jù)堿基互補配對原則，推算DNA分子的堿基比例 （1）在雙鏈DNA分子中，所有的嘌呤堿之和等于所有的嘧啶堿之和，即A+G/C+T=1。 （2）根據(jù)上述公式，可鑒定DNA分子是單鏈還是雙鏈。若在一個DNA分子中，A+G/C+T≠1，且A≠T、C≠G，說明此DNA為單鏈。若在一個DNA分子中，A+G/C+T=1，且A=T、C=G，說明此DNA為雙鏈。 （3）根據(jù)不同的堿基比例進行計算。 例1：在一個DNA分子中，若甲鏈A+G/C+T=1/2，則在互補的乙鏈中，A+G/C+T= ------------------ ，在整個DNA分子中，A+G/C+T=--------------------。 例2：在一個DNA分子中，若甲鏈A+T/C+G=1/2，則在互補的乙鏈中，A+T/C+G=----------------，在整個DNA分子中A+T/C+G=--------------------------。 6. 沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果？ （1）當(dāng)時科學(xué)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)有：組成ＤNＡ分子的單位是脫氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長鏈構(gòu)成的；（2）英國科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射線衍射圖譜；（3）美國生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子結(jié)構(gòu)的方法（1950年），即按照Ｘ射線衍射分析的實驗數(shù)據(jù)建立模型的方法（因為模型能使生物大分子非常復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，以完整的、簡明扼要的形象表示出來），為此，沃森和克里克像擺積木一樣，用自制的硬紙板構(gòu)建ＤNＡ結(jié)構(gòu)模型；（4）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（Ａ）的量總是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鳥嘌呤（Ｇ）的量總是等于胞嘧啶（Ｃ）的量這一堿基之間的數(shù)量關(guān)系。 7. 沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中，出現(xiàn)過哪些錯誤？他們是如何對待和糾正這些錯誤的？ 沃森和克里克根據(jù)當(dāng)時掌握的資料，最初嘗試了很多種不同的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，在這些模型中，他們將堿基置于螺旋的外部。在威爾金斯為首的一批科學(xué)家的幫助下，他們否定了最初建立的模型。在失敗面前，沃森和克里克沒有氣餒，他們又重新構(gòu)建了一個將磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內(nèi)部的雙鏈螺旋。 沃森和克里克最初構(gòu)建的模型，連接雙鏈結(jié)構(gòu)的堿基之間是以相同堿基進行配對的，即A與A、T與T配對。但是，有化學(xué)家指出這種配對方式違反了化學(xué)規(guī)律。1952年，沃森和克里克從奧地利生物化學(xué)家查哥夫那里得到了一個重要的信息：腺嘌呤（Ａ）的量總是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鳥嘌呤（Ｇ）的量總是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。于是，沃森和克里克改變了堿基配對的方式，讓A與T配對，G與C配對，最終，構(gòu)建出了正確的DNA模型。 8. DNA只含有4種脫氧核苷酸，他們?nèi)绾文軌騼Υ孀銐蛄康倪z傳信息？ DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基對的排列順序卻是千變?nèi)f化的。堿基對千變?nèi)f化的排列順序使DNA儲存了大量的遺傳信息。 9.DNA分子是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性的？ 提示：（1）靠 DNA分子堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián)；（2）在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，由于堿基對平面之間相互靠近，形成了與堿基對平面垂直方向的相互作用力