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2019-2020年高中生物 第三章第二節(jié) DNA分子的結構1教案 新人教版必修2 模型建構是自然科學研究中一種常用的方法。當研究對象難以直接操作或研究時，可以考慮模型建構的方法。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分子雙螺旋結構是本節(jié)學習的重點和難點，需要學生通過空間想像才能理解。學習這部分內容時，可以利用現(xiàn)成的模型進行教學，還可以利用課外活動小組的同學自制的模型教具。教學程序可采用“空間結構→平面結構→單鏈結構→基本單位”的順序，即由立體到平面，由大分子到組成單位，使學生逐步認識DNA分子的空間結構、平面結構以及化學組成。 一、自學質疑： 1、沃森和克里克構建的DNA雙螺旋結構模型最終被認可的原因是什么？ 因為這一模型與原型──DNA結晶的X射線衍射圖相符，并能解釋DNA作為遺傳物質所具備的多種功能。 2.DNA雙螺旋結構的內在關系是怎樣的？ 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)則的雙螺旋結構？ DNA分子結構的規(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. 沃森和克里克在構建模型的過程中，利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果？ （1）當時科學界已經(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成的；（2）英國科學家威爾金斯和富蘭克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射線衍射圖譜；（3）美國生物化學家鮑林揭示生物大分子結構的方法（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雜的空間結構，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，用自制的硬紙板構建ＤNＡ結構模型；（4）奧地利著名生物化學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)量關系。 7. 沃森和克里克在構建模型的過程中，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構模型，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，堿基安排在螺旋內部的雙鏈螺旋。 沃森和克里克最初構建的模型，連接雙鏈結構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，有化學家指出這種配對方式違反了化學規(guī)律。1952年，沃森和克里克從奧地利生物化學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，構建出了正確的DNA模型。 8. DNA只含有4種脫氧核苷酸，他們如何能夠儲存足夠量的遺傳信息？ 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萬化的。堿基對千變萬化的排列順序使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雙螺旋結構中，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