2019-2020年高中生物 DNA分子的結(jié)構(gòu) 第1課時示范教案 新人教版 .doc

2019-2020年高中生物 DNA分子的結(jié)構(gòu) 第1課時示范教案 新人教版從容說課本節(jié)內(nèi)容首先是以講故事的形式介紹DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立過程。故事首先出場的是英國倫敦皇家學(xué)院的晶體衍射專家維爾金斯和年輕的女科學(xué)家弗蘭克林。他們拍攝出來非常清晰的DNA分子的X射線衍射照片，為分析DNA結(jié)構(gòu)提供了重要的依據(jù)和證據(jù)。這些證據(jù)的展示，就是要學(xué)生總結(jié)這兩位科學(xué)家所應(yīng)用的多種研究方法，明白一個道理：科學(xué)研究不但要有深厚的專業(yè)知識，還要有廣博的知識面。對于沃森和克里克來說，兩人的組合就是一個黃金搭檔。物理學(xué)家克里克是畢業(yè)于倫敦大學(xué)，他曾參加過用X射線研究血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)，在研究X射線衍射照片方面有很高的造詣。沃森是年輕有為的分子生物學(xué)家，他對生物學(xué)中的大分子非常熟悉。兩人的合作就是一個強強聯(lián)手。在借鑒了許多科學(xué)家研究成果的基礎(chǔ)上，沃森和克里克建立了很多種雙螺旋和三螺旋模型，但很快就知道是錯誤的。奧地利生物化學(xué)家查哥夫的研究成果再一次給了他們成功的啟示。查哥夫發(fā)現(xiàn)：（1）在DNA樣本中，A的數(shù)目總是和T的數(shù)目相等，C的數(shù)目總是和G的數(shù)目相等。即：（AG）（TC）=1。（2）（AT）（CG）的值具有物種特異性。沃森和克里克吸收了美國生物化學(xué)家查哥夫的研究成果，經(jīng)過深入的思考，終于建立了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并把這個模型用金屬材料制成之后與拍攝的X射線衍射照片比較，發(fā)現(xiàn)二者完全相符。這個成果的探究歷史，蘊含著科學(xué)思想和科學(xué)精神，讓學(xué)生從中吸取營養(yǎng)，對培養(yǎng)他們科學(xué)研究方法的掌握及與人合作的能力大有好處。DNA分子的結(jié)構(gòu)部分是本節(jié)知識的重點和難點，學(xué)習(xí)這部分要利用現(xiàn)成的模型教具，讓學(xué)生有一個直觀的印象，然后分步解剖這些結(jié)構(gòu)的組成，就形成了從空間結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)單鏈結(jié)構(gòu)基本單位的教學(xué)順序，這樣使學(xué)生對DNA的認識層層細化，培養(yǎng)學(xué)生對事物的認知能力。為了更形象地說明DNA是如何由四種基本組成單位構(gòu)成，以及堿基、磷酸分別與脫氧核糖的相連，讓學(xué)生動手來制作DNA模型，讓學(xué)生在動手中對前面的知識得以鞏固和提高。同時掌握一種重要的科學(xué)方法模型建構(gòu)。三維目標(biāo)1.知識與技能（1）理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點。（2）制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。2.過程與方法（1）培養(yǎng)觀察能力、分析理解能力：通過觀察DNA結(jié)構(gòu)模型及制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型來提高觀察能力、分析和理解能力。（2）通過分析DNA結(jié)構(gòu)模型的建立過程，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、應(yīng)用最新研究成果以及與人合作的能力。3.情感態(tài)度與價值觀通過DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制的學(xué)習(xí)，探索生物界豐富多彩的奧秘，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、愛科學(xué)的求知欲。教學(xué)重點1.理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點；2.制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。教學(xué)難點理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點。教具準(zhǔn)備DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。課時安排本節(jié)內(nèi)容需安排兩個課時進行教學(xué)：第1課時 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建第2課時 DNA的結(jié)構(gòu)及模型的制作第1課時教學(xué)過程課前準(zhǔn)備學(xué)生收集沃森、克里克、威爾金斯的簡介；收集有關(guān)DNA研究過程的資料。情境創(chuàng)設(shè)有同學(xué)去過北京中關(guān)村高科技園嗎？那里有個獨特形狀的雕塑，那是以何為藍本制作的呢？（展示雕塑圖）那是一個DNA雕塑。DNA結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)立是許多科學(xué)家智慧的結(jié)晶。它的結(jié)構(gòu)創(chuàng)立過程就是一個科學(xué)方法和科學(xué)精神的完美結(jié)合過程。師生互動DNA作為遺傳物質(zhì)已經(jīng)不容置疑，但是它怎樣決定生物的性狀，要回答這些問題，必須要弄清DNA的結(jié)構(gòu)。在DNA結(jié)構(gòu)的研究過程中，沃森和克里克的研究成果，讓世人終于認清了這個生命現(xiàn)象決定者的真面目DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。請12位同學(xué)根據(jù)自己找的資料來介紹一下這兩位科學(xué)家的重要成果。如不全面可補充，主要介紹的內(nèi)容應(yīng)包括：1953年4月25日，英國的自然雜志刊登了美國的沃森（J.Watson，1928）和英國的克里克（F.H.C.Crick，1916xx）在英國劍橋大學(xué)合作的成果，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，這一成就后來被譽為20世紀(jì)以來生物學(xué)方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，也被認為是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。1962年，沃森、克里克和維爾金斯（倫敦皇家學(xué)院）三人共同獲得了諾貝爾生物醫(yī)學(xué)獎。問：這一成果為何在當(dāng)時引起了極大的關(guān)注？答：它第一次揭示了生命本質(zhì)的決定者的真面目雙螺旋結(jié)構(gòu)，使人們對遺傳物質(zhì)的認識水平步入了分子水平。問：它的研究是不是一帆風(fēng)順的？答：不是。介紹研究過程：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立過程中，威爾金斯和弗蘭克林這兩位科學(xué)家卻比沃森和克里克研究得還要早。1951年，威爾金斯在DNA結(jié)構(gòu)的研究中，采用了射線衍射法，得到了一張非常清楚的DNA的射線衍射圖譜。問：沃森和克里克從DNA的衍射圖譜中受到了什么啟示？答：從這個圖譜中，這兩位科學(xué)家和其他科學(xué)家一起分析有關(guān)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：DNA是螺旋的。問：從方法上有何變化？答：開辟了一種新的研究DNA的方法，就是從研究組成為主，轉(zhuǎn)為研究結(jié)構(gòu)為主。問：是不是從此一切問題迎刃而解了呢？答：沒有。做了不同的螺旋模型，但結(jié)果很快被否定了。介紹查哥夫的研究成果1952年，查哥夫（E.Chargaff）在已進行多年的對各種DNA樣品的組分研究中發(fā)現(xiàn)，DNA中四種核苷酸的量并不一定是相等的。但是，在各種DNA中嘌呤的量和嘧啶的量總相等，而且腺嘌呤的量和胸嘧啶的量相等；鳥嘌呤的量和胞嘧啶的量相等。沃森在開始研究堿基之間連接的方式時，先將同樣的堿基成對地安排在兩條鏈上。例如，使腺嘌呤和腺嘌呤配對，胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配對等。他認為這樣還可以說明DNA的模板作用。這個模型被晶體學(xué)家J多諾休（Donohue）否定。多諾休根據(jù)他對類似的小分子化合物所作的晶體衍射研究，主張堿基是以酮式結(jié)構(gòu)存在的，而不是沃森在建立模型時所用的烯醇式。于是沃森只好繼續(xù)尋找各種配對的可能性。就在這時，沃森發(fā)現(xiàn)腺嘌呤和胸腺嘧啶，以及鳥嘌呤和胞嘧啶各自成對后，兩類堿基對具有相似的形狀，而且發(fā)現(xiàn)這樣的配對恰恰可以解釋查哥夫測定的DNA堿基比例的數(shù)據(jù)。問：通過吸取查哥夫的成果，兩位科學(xué)家做出了模型，是不是就能說明模型是正確的？答：不能。只能從化學(xué)成分上說明正確。問：如何證明這個模型的正確性？答：做出的模型與X射線衍射照片相比較，完全相符。不但從成分上證明正確，還從結(jié)構(gòu)上證明模型的正確性。問：從沃森和克里克建立DNA模型的過程中，你覺得他們和其他科學(xué)家是一種什么關(guān)系？答：相互配合。沃森和克里克的合作本身就意味著不同學(xué)科之間的交叉和結(jié)合。問：從他們的研究歷程看對你有何啟示？答：研究的過程就是不斷糾正自己的錯誤的過程，取對方之長，補自己之短的過程。問：從這個研究過程你能不能得出科學(xué)研究的一般過程？答：發(fā)現(xiàn)問題（DNA的結(jié)構(gòu)是怎樣的？）解決問題（提出自己的模型）驗證（可以的模型不正確）吸取最新知識，再解決問題（提出雙螺旋模型）驗證（和X射線衍射圖比較）結(jié)論（DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)）。教師精講DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的闡明是生物學(xué)發(fā)展過程中一個具有歷史意義的里程碑，它的出現(xiàn)標(biāo)志著分子生物學(xué)這門新學(xué)科的誕生。1962年，頒發(fā)諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎時，同時授予沃森、克里克和維爾金斯。因弗蘭克林已于1958年逝世而未被授予，但弗蘭克林功不可沒。評價反饋1.組成DNA分子的基本單位是_，每個基本單位由_、_、 _三部分組成。答案：脫氧核苷酸 一分子脫氧核糖 一分子含氮堿基 一分子磷酸2.組成DNA的堿基有_種，分別是_。脫氧核苷酸有_種,分別是_。答案：4 A（腺嘌呤）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶） 4 腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸課堂小結(jié)DNA結(jié)構(gòu)模型的建立過程，實際上就是科學(xué)家密切合作的過程。沃森和克里克吸取了許多科學(xué)家當(dāng)時最新的科研成果，所以可以說它是科學(xué)家精誠合作探究自然奧秘的典范。同時在這個過程中，可以看出科學(xué)家在研究中應(yīng)用了多種研究方法，它應(yīng)用了化學(xué)方法、物理方法以及生物學(xué)方法，這也反映出現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展方向多學(xué)科交叉，相互作用，共同發(fā)展。布置作業(yè)根據(jù)提供的資料，從下列五個方面選取一個作為主題，來介紹遺傳物質(zhì)研究的過程及成果。（1）DNA是遺傳物質(zhì)的實驗研究；（2）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)及模型的制作；（3）基因結(jié)構(gòu)及基因表達調(diào)控；（4）基因工程技術(shù)；（5）應(yīng)用?？梢砸詢扇嘶蛉藶橐粋€小組進行資料組織，再以班級大組為單位，把五方面的內(nèi)容組成一個整體，整理出最后的報告。課后拓展推薦書籍，供學(xué)生閱讀。雙螺旋發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的故事劉望夷等譯。此書是沃森寫的一本作者自己親身經(jīng)歷的重大事件印象記。書中不僅有科學(xué)知識，亦有科學(xué)工作方法。此書最早分期在大西洋月刊上發(fā)表，后出單行本。1980年出版的英文新版本中，作者又加進了一些新內(nèi)容。另外，在附錄中收進了四篇文章，即沃森和克里克的兩篇原始論文，以及斯坦特寫的介紹DNA雙螺旋與分子生物學(xué)的崛起和雙螺旋一書作者及出版概況的兩篇文章。可到med8th/readingroom/slx/d1.htm上閱讀。板書設(shè)計第2節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)1.DNA結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建過程中的主要事件1951年，威爾金斯展示出了DNA的衍射圖譜1952年，查哥夫研究發(fā)現(xiàn)在DNA中A=T、G=C1953年，克里克和沃森的論文核酸的分子結(jié)構(gòu)脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型發(fā)表1962年，沃森、克里克和威爾金斯獲得諾貝爾獎