高中生物 第一章 遗传信息的分子基础 第二节 核酸的分子结构核酸的分子结构教案 北师大版必修2-北师大版高一必修2生物教案VIP免费

核酸的分子结构【教学目标】1．概述DNA和RNA分子的结构特征。2．论述DNA双螺旋结构的发现对于促进分子生物学发展的意义。3．讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程，领悟模型构建在认识DNA结构中的重要作用，认同与人合作在科学研究中的重要性。【教学重难点】概述DNA分子的结构特征。【教学过程】一、导入新课坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道DNA模型的构建过程吗？DNA的结构有哪些主要特点呢？（创设问题情景，激发学生强烈的求知欲。）二、讲授新课（一）DNA是由两条多核苷酸链组成的双螺旋分子资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸。教师引导学生复习脱氧核糖核苷酸的组成和类型。脱氧核苷酸如何形成DNA分子呢？（引出资料2）资料2：1951年，波林（1954年诺贝尔化学奖得主），发现蛋白质的长链结构。由此启发：DNA是由许多个脱氧核糖核苷酸连接而成的长链。教师引导学生尝试构建一条多样核苷酸链。资料3：1951年，英国科学家（威尔金斯和富兰克林）提供了DNA的X射线衍射图谱，表明DNA分子呈螺旋状结构。沃森和克里克根据已经掌握的信息尝试搭建了很多种不同的单螺旋、双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定了。教师展示资料4：查哥夫的研究成果1952年，查哥夫（E.Chargaff）在已进行多年的对各种DNA样品的组分研究中发现，DNA中四种核苷酸的量并不一定是相等的。但是，在各种DNA中嘌呤的量和嘧啶的量总相等，而且腺嘌呤的量和胸腺嘧啶的量相等；鸟嘌呤的量和胞嘧啶的量相等。教师展示资料5：沃森在开始研究碱基之间连接的方式时，先将同样的碱基成对地安排在两条链上。例如，使腺嘌呤和腺嘌呤配对，胸腺嘧啶和胸腺嘧啶配对等。他认为这样还可以说明DNA的模板作用。这个模型被晶体学家J·多诺休（Donohue）否定。多诺休根据他对类似的小分子化合物所作的晶体衍射研究，主张碱基是以酮式结构存在的，而不是沃森在建立模型时所用的烯醇式。于是沃森只好继续寻找各种配对的可能性。就在这时，沃森发现腺嘌呤和胸腺嘧啶，以及鸟嘌呤和胞嘧啶各自成对后，两类碱基对具有相似的形状，而且发现这样的配对恰恰可以解释查哥夫测定的DNA碱基比例的数据。思考：这个研究过程你能不能得出科学研究的一般过程？发现问题（DNA的结构是怎样的？）→解决问题（提出自己的模型）→验证（判断模型是否正确）→吸取最新知识，再解决问题（提出双螺旋模型）→验证（和X射线衍射图比较）→结论（DNA是双螺旋结构）。DNA的结构教师展示DNA模型，结合图片讲解结构的主要特点：1．DNA由两条具有方向性的多核苷酸链组成，两条多核苷酸链反向平行；2．DNA中的脱氧核糖与磷酸基团交替连接，形成DNA分子多核苷酸链的骨架，排列在外侧，碱基排列在内侧。3．DNA分子两条链上的碱基，按碱基互补配对原则形成碱基对，碱基对之间通过氢键连接，其中A与T通过两个氢键配对，G与C通过三个氢键配对。可见，DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了。教师提问，学生思考后回答，由教师总结：设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。设问二：为什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的摩尔数比例均为1：1。（二）DNA的碱基排列顺序编码了遗传信息DNA的结构特性1．特异性：每一个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。2．多样性：不同的DNA分子具有不同的碱基排列顺序。3．遗传信息：DNA分子碱基的排列顺序编码了遗传信息。（三）RNA是由多核苷酸组成的单链分子RNA的结构1．RNA通常是单链，有些区域也会形成双链结构。2．构成RNA的糖是核糖。3．构成RNA的四种碱基分别为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）（U和A可以通过氢键配对）。多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。【板书设计】