DNA的分子结构和特点(第二课时)

教育实习教案(2013届)学院：化学与生命科学学院专业：生物科学班级：092班实习生：谢依锦学号：09260218实习学校：浙江省嵊州爱德外国语学校实习课程：高中生物学实习学校教师：陆晓东（签名）高师指导教师：竺丽英（签名）授课时间：2012年10月23日浙江师范大学制浙江师范大学制教学内容（章节）必修二第三章第二节DNA的分子结构与特点(第二课时)课程类型新授课课时安排2班级高二（7）班教学目标：1.简述核酸的分子组成。2.概述DNA分子结构及其特点，认识到多学科合作研究的重要性。4.通过阅读“DNA双螺旋结构模型的发现”，感悟科学家综合运用提出假设、实验验证、归纳演绎、分析综合等科学方法的过程。教学重点、难点：1.教学重点DNA的双螺旋结构模型2.教学难点DNA分子的结构特点分析教具：多媒体播放设备、DNA双螺旋结构模型教学方法：讲解式为主，利用多媒体技术和DNA双螺旋结构教学模型对DNA的结构特点进行观察、讨论。教学进程（不够请附页）：1.回顾旧知【教师】上节课我们学习DNA的基本单位以及基本单位形成DNA双链的一个过程。那我们来复习一下。脱氧核苷酸可以根据碱基的不同，分成四种，哪四种啊？【学生】腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。【教师】如果现在要把这几个脱氧核苷酸连起来使之变成脱氧核苷酸链，应该怎么连？【学生】磷酸二酯键【教师】上一个核苷酸的脱氧核糖与下一个核苷酸的磷酸基团相连，这个键就是磷酸二酯键。这样就形成了一条脱氧核苷酸链。两条脱氧核苷酸链之间通过什么键相连？【学生】碱基对之间的氢键【教师】要搞清楚磷酸二酯键和氢键的作用。磷酸二酯键是连接脱氧核苷酸使之成为脱氧核苷酸链的，而氢键则是连接两条脱氧核苷酸链的。这样，DNA的平面结构就形成了。【ppt展示】DNA的平面结构2.知识补充【教师】黑板上画的只是很小的一部分。这部分的上下都还能连很多脱氧核苷酸，构成更长的链。但无论这条链有多长，一条脱氧核苷酸链中，总是有一个游离的磷酸基团。比如左边这条链，假设这个是最顶端的核苷酸，那么这个磷酸基团就是游离的。同样道理，这边这条链的游离的磷酸基团就是这个。【教师】上节课说过磷酸二酯键是羟基和磷酸基团脱去一份子水形成的。现在有一条由一百个脱氧核苷酸连接形成的脱氧核苷酸链，那么它脱去了几分子水，形成了几根磷酸二酯键？【学生】99分子水，99根磷酸二酯键【教师】如果是1000个脱氧核苷酸组成一个DNA分子，那要脱去几分子水啊？【学生】998【教师】DNA分子是双链的，这个意思就是1000个脱氧核苷酸形成两条链要脱去几分子水？跟肽键形成要脱去几分子水是一样的。脱去的水分子数与形成的磷酸二酯键数目相同=脱氧核苷酸数-脱氧核苷酸链的数目。【教师】DNA和蛋白质一样都是生物大分子，能够被水解，初步水解的时候磷酸二酯键和氢键会断裂。那初步水解会形成什么？【学生】思考并回答：脱氧核苷酸【教师】如果水解彻底的话，那么脱氧核苷酸中的这两个键也会断裂，就变成了磷酸基团、脱氧核糖以及碱基，这三者就是脱氧核苷酸的三个组成结构。3.DNA的结构特点【教师】我们看着这个DNA的平面结构，来找找它的特点。先从整体角度来看。左边这条链的磷酸基团和戊糖的尖端都是朝上的，它的碱基是向右的，而右边这条链呢，它的磷酸集团与戊糖尖端都是向下的，碱基是向左的，很显然，两条链的方向是相反的。如果把右边这条链180°，这样两链的方向就相同了。大家看到我手上的这个DNA螺旋结构，我们会发现，这两条盘旋的链，它们之间的距离是相同的。我们说两线之间距离相同，那两线就是平行的。所以这两条链是反向平行的。【教师】我们看到这个DNA的平面图，有没有觉得它像一个扶梯，外面的这些是扶手，里面的是踏板？那外面的扶手有什么特点呢？【学生】思考讨论【教师】扶手是磷酸和碱基相互交替排列的，位于主链的外侧，构成了主链的基本骨架而碱基排在主链的内侧。那碱基有什么特点呢？大家仔细看看。【学生】A总是与T配对，G总是与C配对。【教师】这个呢，不是我随便画出来的，是有一定科学依据的。这样的配对呢，符合一个原则：叫做“碱基配对原则”。在配对的碱基对之间，两个碱基之间是通过氢键连接的。我们可以看到A和T之间是通过两个氢键连接的，G和C之间通过三个氢键连接。键越多，结构越稳定。所以对于含相同碱基数的两个DNA分子而言，GC碱基对含量越多的DNA，结构越稳定。那么A是和T配对的，G是和C配对的，所以在DNA双链中，A的数量与T相等，G的数量与C相等。4.DNA的结构特性【教师】下面我们根据DNA的结构来总结一下它的特性。从DNA的分子结构，我们可以看出两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的，而且碱基对互补配对的方式不变，同时DNA的空间结构总是双螺旋结构的。因此DNA结构具有稳定性。【教师】虽然碱基的配对是不会变的，但碱基的排列顺序是千变万化的，因此DNA具有多样性。如果说只有一个碱基对，那是不是可以是A、T、G、C这四种情况？那2对就是42，3对43……n对4n。在生物中一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，那这样一来，可能的排列方式就有44000种。这样庞大的数据就体现了DNA的多样性。【教师】除了这个特点以外，DNA还具有特异性。每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的碱基对排列顺序，也就是不同的DNA分子含有不同的遗传信息。亲子鉴定，鉴定的就是DNA中的特定的核苷酸序列。5.碱基数量关系①【教师】DNA的碱基互补配对原则，蕴含着各种数量关系。那么我们展开讲解一下。首先由卡伽夫法则，我们知道在双链DNA中，A是与T配对的，G是与C配对的，那么在数量上A＝T，G＝C。由此我们可以推测出A+G＝C+T，也就是嘌呤之和＝嘧啶之和。当然，如果A与C相加，T与G相加，A+C＝G+T也是成立的。但我们要注意上述关系，只在DNA双链中成立。因为在单链DNA中，A不一定等于T；G也不一定等于C。这个条件十分重要，要注意。在这些等式中，相加的两个碱基是不配对的关系。因此第一条法则：在双链DNA中，不相配对的两碱基之和，等于总碱基数目的一半。【习题】1.若1个DNA分子中，鸟嘌呤占18%，那么这个DNA分子中腺嘌呤占多少-----------？1.若DNA分子中有碱基1200个，其中腺嘌呤有280个，那么胞嘧啶的数量------------？【教师】双链DNA中，A＝T，G＝C，那么同样的，也能从A＝T，G＝C中来判断是否为双链DNA。【习题】若某动物细胞的核酸中含碱基A=36%，G=14%，C=26%，T=24%；另一种植物细胞的核酸中A=38%，G=12%，C=12%，T=38%，判断动植物的核酸类型。②【例题】若DNA分子中1条链T的含量为x%，另一条链中T的含量为y%，则T在整个DNA分子中的含量为多少？【解析】用特殊值法来计算，设每条链有100个碱基。那么在双链中，T的总数为x+y，它的含量就是（x%+y%）/2。【结论】某碱基在DNA分子中的百分含量等于它在两条链中百分含量的平均值。③【例题】若一条DNA分子的一条链中有(A+T)/(G+C)=X,，则上述比列在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？【解析】先将两条链进行编号：1号链和2号链。两链互补。所以一号链中A的数目等于2号链中的T；一号链中T的数目等于2号链中的A；一号链中C的数目等于2号链中的G；一号链中G的数目等于2号链中的C。所以在2号链中这个比值也是X，在整条链中也是X。【结论】DNA分子中，一条链中互补配对的两个碱基含量之和的比值，等于它的互补链中及整个DNA分子中相同碱基之和。【习题】若DNA分子中的一条链中，(A+T)/(G+C)=0.8，则上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？④【教师】若一条DNA分子的一条链中有(A+G)/(T+C)=R，则上述比列在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？【解析】先将两条链进行编号：1号链和2号链。两链互补。所以一号链中A的数目等于2号链中的T；一号链中T的数目等于2号链中的A；一号链中C的数目等于2号链中的G；一号链中G的数目等于2号链中的C。所以在2号链中这个比值也是1/R，在整条链中也是1，整条中比值是1，因为在双链DNA分子中，不配对的两碱基之和等于总碱基数的一半。【结论】DNA分子一条链中，不配对的两个碱基含量之和的比值，是另一条互补链中该比值的倒数，而在整个DNA分子中，该比值等于1。【习题】若DNA分子中的一条链中，(A+G)/(T+C)=0.4，则上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？⑤【例题】若DNA分子1条链中，A+T=X%，则其互补链和DNA分子中，百分含量分别是多少？【解析】用特殊值法，每条链中100个，则这条链中A+T=X个，由于两链互补，故在另一链中A+T=X，因此在另一条链中A+T的含量也是X%，在双链中也是X%。【结论】DNA分子一条链中互补配对的两个碱基百分含量之和，等于其互补链中该两个碱基百分含量之和，等于整个DNA分子中该两碱基百分含量之和。【习题】如果1个DNA分子中一条链中的G=16%，C=22%，那么整个DNA分子中A占---------？板书设计：第二节DNA的分子结构与特点一、DNA的结构：1.DNA的平面结构：2.特点：1）两链反向平行，盘旋成双螺旋结构2）磷酸与脱氧核糖交替排列位于碱基外侧，构成主链的基本骨架；碱基对位于主链内侧3）碱基配对遵循碱基互补配对原则，碱基对之间通过氢键相连3.特性：1）稳定性2）多样性3）特异性二、碱基数量关系1.在双链DNA中，不相配对的两碱基之和，等于总碱基数目的一半。2.某碱基在DNA分子中的百分含量等于它在两条链中百分含量的平均值。3.DNA分子中，一条链中互补配对的两个碱基含量之和的比值，等于它的互补链中及整个DNA分子中相同碱基之和。4.DNA分子一条链中，不配对的两个碱基含量之和的比值，是另一条互补链中该比值的倒数，而在整个DNA分子中，该比值等于1。5.DNA分子一条链中互补配对的两个碱基百分含量之和，等于其互补链中该两个碱基百分含量之和，等于整个DNA分子中该两碱基百分含量之和。课后分析自我分析：条理清楚，碱基数量关系讲得较仔细。有根据学生的反应来调解语速和分析速度。实习同学评议：板书字太小了，还挤在一块了。碱基数量关系讲得挺清楚的。实习学校教师意见：总体还可以。但是在说左右的时候，应该从学生角度来说，而不是从自己角度来讲左右的。在讲DNA的多样性时可以展开讲。如“你和猪的DNA有啥区别？”来增加课堂趣味性。有时也可讲点题外话，让学生兴奋兴奋。不写板书，不点PPT时可以走下讲台。高师指导教师意见：碱基数量关系的讲解可以给学生再多一点的思考时间。