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

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2019-2020年高中生物 DNA分子的結(jié)構(gòu) 第1課時(shí)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(gè)道理：科學(xué)研究不但要有深厚的專業(yè)知識(shí)，還要有廣博的知識(shí)面。對(duì)于沃森和克里克來說，兩人的組合就是一個(gè)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(duì)生物學(xué)中的大分子非常熟悉。兩人的合作就是一個(gè)強(qiáng)強(qiáng)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(cuò)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：（A＋G）∶（T＋C）=1。（2）（A＋T）∶（C＋G）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(gè)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(gè)成果的探究歷史，蘊(yùn)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(duì)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(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，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(gè)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(duì)DNA的認(rèn)識(shí)層層細(xì)化，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)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(dòng)手來制作DNA模型，讓學(xué)生在動(dòng)手中對(duì)前面的知識(shí)得以鞏固和提高。同時(shí)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(shí)與技能 （1）理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 （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(jià)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(diǎn) 1.理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2.制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 ●教學(xué)難點(diǎn) 理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 ●教具準(zhǔn)備 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 ●課時(shí)安排 本節(jié)內(nèi)容需安排兩個(gè)課時(shí)進(jìn)行教學(xué)： 第1課時(shí) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建 第2課時(shí) DNA的結(jié)構(gòu)及模型的制作 第1課時(shí) ●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(gè)獨(dú)特形狀的雕塑，那是以何為藍(lán)本制作的呢？（展示雕塑圖）那是一個(gè)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(gè)科學(xué)方法和科學(xué)精神的完美結(jié)合過程。 ［師生互動(dòng)］ 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(rèn)清了這個(gè)生命現(xiàn)象決定者的真面目——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。 請(qǐng)1～2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(bǔ)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，1916～xx）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(yù)為20世紀(jì)以來生物學(xué)方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，也被認(rèn)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(jiǎng)。 問：這一成果為何在當(dāng)時(shí)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(duì)遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)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Ｘ射線衍射法，得到了一張非常清楚的DNA的Ｘ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(gè)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(jìn)行多年的對(duì)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(shí)，先將同樣的堿基成對(duì)地安排在兩條鏈上。例如，使腺嘌呤和腺嘌呤配對(duì)，胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配對(duì)等。他認(rèn)為這樣還可以說明DNA的模板作用。這個(gè)模型被晶體學(xué)家J多諾休（Donohue）否定。多諾休根據(jù)他對(duì)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(shí)所用的烯醇式。于是沃森只好繼續(xù)尋找各種配對(duì)的可能性。就在這時(shí)，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(duì)后，兩類堿基對(duì)具有相似的形狀，而且發(fā)現(xiàn)這樣的配對(duì)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(gè)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(duì)你有何啟示？ 答：研究的過程就是不斷糾正自己的錯(cuò)誤的過程，取對(duì)方之長，補(bǔ)自己之短的過程。 問：從這個(gè)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(yàn)證（可以的模型不正確）→吸取最新知識(shí)，再解決問題（提出雙螺旋模型）→驗(yàn)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(gè)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(jiǎng)時(shí)，同時(shí)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(píng)價(jià)反饋］ 1.組成DNA分子的基本單位是___________，每個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)在這個(gè)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(gè)方面選取一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(dá)調(diào)控；（4）基因工程技術(shù)；（5）應(yīng)用。 可以以兩人或三人為一個(gè)小組進(jìn)行資料組織，再以班級(jí)大組為單位，把五方面的內(nèi)容組成一個(gè)整體，整理出最后的報(bào)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(shí)，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(jìn)了一些新內(nèi)容。另外，在附錄中收進(jìn)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(jì) 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=C 1953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(gè)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(jiǎng)