1、第2节DNA分子的结构1.1.体验体验DNADNA分子分子双螺旋结构模型的双螺旋结构模型的制作制作过程过程，学会制作学会制作DNADNA分子的模型。分子的模型。（科学探究）（科学探究）2.2.掌握掌握DNADNA分子分子的的结构特点结构特点。（理性思维）（理性思维）3.3.体验模型构建的研究方法及科学知识的综合运用体验模型构建的研究方法及科学知识的综合运用 （科学思维）（科学思维）4 4感受合作学习和交流的重要性感受合作学习和交流的重要性。（社会责任）（社会责任）学习目标学习目标 探探 究究 一：构一：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 基基 本本 单单 位位资资 料料 1 12020
2、世纪世纪3030年代年代一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖一分子含氮碱基（四种）组成。碱基都是通过糖一分子含氮碱基（四种）组成。碱基都是通过C1C1连接到脱氧核糖上形成核苷，核苷中的脱氧连接到脱氧核糖上形成核苷，核苷中的脱氧核糖的核糖的 C5C5再与磷酸连接。再与磷酸连接。1.1.磷酸、脱氧核糖、含氮碱基是怎样连接形成一分子磷酸、脱氧核糖、含氮碱基是怎样连接形成一分子 脱氧核苷酸的？脱氧核苷酸的？2.2.若若用圆代表磷酸、五边形代表脱氧核糖、长方形代表碱基用圆代表磷酸、五边形代表脱氧核糖、长方形代表碱基 请画出三者的连接方式。请画出三者的连接
3、方式。3.3.脱氧核苷酸有几种类型？脱氧核苷酸有几种类型？时间时间科学科学界的界的认识认识脱氧核糖脱氧核糖 探探 究究 一：构一：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 基基 本本 单单 位位1 12 23 34 45 5分分 组组 活活 动动 一一：构建：构建1010个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸腺嘌呤腺嘌呤（A A）鸟嘌呤鸟嘌呤（G G）胸腺嘧啶胸腺嘧啶 （T T）胞嘧啶胞嘧啶（C C）探探 究究 二：构二：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 单单 链链 结结 构构资资料料 2 219511951年春科学界的认识：年春科学界的认识：DNADNA分子是以分子是以4 4种脱氧核苷种脱氧核
4、苷酸为单位连接而成的长链。酸为单位连接而成的长链。根据资料根据资料2 2和和3 3分析：分析：你认为脱氧核苷酸之间的连接方式有哪些可能性？你认为脱氧核苷酸之间的连接方式有哪些可能性？资资料料 3 319511951年年1111月富兰克林通过数据计算得知是一个脱氧月富兰克林通过数据计算得知是一个脱氧核苷酸的脱氧核糖和另一个脱氧核苷酸的磷酸之间核苷酸的脱氧核糖和另一个脱氧核苷酸的磷酸之间发生连接。发生连接。探探 究究 二：构二：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 单单 链链 结结 构构资资料料 4 4化学分析表明，相邻的两个脱氧核苷酸之间的连接方化学分析表明，相邻的两个脱氧核苷酸之间的连接
5、方式是一个脱氧核苷酸的式是一个脱氧核苷酸的5 5号号碳原子位的磷酸基团和另一碳原子位的磷酸基团和另一个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸3 3号号碳原子位的碳原子位的OHOH形成磷酸二酯键。形成磷酸二酯键。根据以上资料，你认为脱氧核苷酸之间正确的连接方式是什么？根据以上资料，你认为脱氧核苷酸之间正确的连接方式是什么？分组活动分组活动 二二：将制作好的将制作好的1010个脱氧核苷酸连接成个脱氧核苷酸连接成两条两条单链单链 探探 究三：构究三：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 平面结构平面结构资资 料料 5 5：19511951年春年春人物人物：沃森、威尔金斯、富兰克林：沃森、威尔金斯、富兰克林沃森
6、通过英国著名生物物理学家威尔金斯看到了一张他的同事沃森通过英国著名生物物理学家威尔金斯看到了一张他的同事富兰克林拍摄富兰克林拍摄DNADNA（A A型）的型）的X X光衍射照片，并根据此图他断定光衍射照片，并根据此图他断定DNADNA的结构是一个的结构是一个螺旋体螺旋体。富兰克林富兰克林DNA衍射图谱衍射图谱当当X X射线穿过晶体之后，会射线穿过晶体之后，会形成衍射图样形成衍射图样一种特一种特定的明暗交替的图形。解定的明暗交替的图形。解读读DNADNA晶体晶体X X射线衍射图射线衍射图谱，要用到很复杂的数学谱，要用到很复杂的数学计算。富兰克林精通此项计算。富兰克林精通此项技术。技术。探探 究三
7、：构究三：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 平平 面面 结结 构构资料资料6 6：（1 1）威尔金斯研究发现）威尔金斯研究发现DNADNA分子的直径比分子的直径比一条一条脱氧核苷脱氧核苷链的直径要大。链的直径要大。（2 2）经显微镜测定）经显微镜测定DNADNA直径，直径，2 2条链、条链、3 3条链的直径都是条链的直径都是2nm2nm，与实际测定相符。，与实际测定相符。（3 3）19521952年，美国化学家鲍林发表关于年，美国化学家鲍林发表关于DNADNA三链模型的三链模型的研究报告。研究报告。（4 4）用）用3 3条链条链的的DNADNA模型推测模型推测DNADNA含水量只是实
8、际测得含含水量只是实际测得含水量水量 的的1/101/10。（5 5）沃森将其与富兰克林的）沃森将其与富兰克林的X X光衍射照片对比后发现不符光衍射照片对比后发现不符。探探 究三：构究三：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 平平 面面 结结 构构资料资料8 8：19521952年春天，沃森和克里克从奥地利生物化学家年春天，沃森和克里克从奥地利生物化学家“查查哥夫哥夫”那里获得一个重要的信息：腺嘌呤（那里获得一个重要的信息：腺嘌呤（A A）的量总是）的量总是等于等于（T T）的量；鸟嘌呤（的量；鸟嘌呤（G G）的量总是）的量总是等于等于胞嘧啶（胞嘧啶（C C）的量。）的量。资料资料9 9
9、：1952 1952年年2 2月月2828日沃森和克里克在构建过程中发现，只有日沃森和克里克在构建过程中发现，只有两条单链的走向两条单链的走向相反相反时制作出的时制作出的DNADNA模型才与模型才与X X光衍射照片相符。光衍射照片相符。资料资料7 7：沃森和克里克尝试构建了很多种沃森和克里克尝试构建了很多种碱基碱基位于螺旋位于螺旋外部外部的模的模型。研究表明碱基疏水，脱氧核糖和磷酸亲水，而型。研究表明碱基疏水，脱氧核糖和磷酸亲水，而DNADNA在细胞内在细胞内始终处于一个水环境中。沃森和克里克又重新构建了一个将磷始终处于一个水环境中。沃森和克里克又重新构建了一个将磷酸酸脱氧核糖固件安排在螺旋外
10、部，脱氧核糖固件安排在螺旋外部，碱基碱基安排在螺旋安排在螺旋内部内部的的双螺旋。这个模型中双螺旋。这个模型中相同的碱基相同的碱基进行配对。但是有化学家指出进行配对。但是有化学家指出这种方式违反了化学规律。这种方式违反了化学规律。思考并讨论：思考并讨论：（1 1）沃森和克里克当年曾经构想了哪些模型？）沃森和克里克当年曾经构想了哪些模型？分别因为存在什么问题被否定？分别因为存在什么问题被否定？（2 2）排在）排在DNADNA分子外侧的是什么物质？分子外侧的是什么物质？排在内侧的是什么排在内侧的是什么物质？理由是什么？物质？理由是什么？（3 3）DNADNA分子由几条链组成？分子由几条链组成？它们的
11、方向是什么关系？它们的方向是什么关系？分组活动三：分组活动三：各小组同学相互各小组同学相互合作画出合作画出DNA的平面结构，并的平面结构，并完成完成合理合理的的DNA平面结构平面结构。探探 究四：构究四：构 建建 DNA DNA 分分 子子 的的 立立 体体 结结 构构 分分 组组 活活 动动 四四 ：抓住抓住DNADNA平面模型的两端，平面模型的两端，自然垂放，按逆时针方向缓缓旋转。自然垂放，按逆时针方向缓缓旋转。资料资料10：1953年沃森和克里克提出著名的年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋结构模型，双螺旋结构模型，他们构造出一个右手双螺旋结构。当碱基排列呈现这他们构造出一个右手双螺旋结
12、构。当碱基排列呈现这种结构时分子能量处于最低状态。种结构时分子能量处于最低状态。沃森沃森、克里克克里克和英国物理学家和英国物理学家威尔金斯威尔金斯因发现生因发现生命的双螺旋而荣获命的双螺旋而荣获19621962年诺贝尔医学生理学奖。年诺贝尔医学生理学奖。左一：威尔金斯左一：威尔金斯 左三：克里克左三：克里克 左五：沃森左五：沃森要善于利用他人的研究成果和经验；要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。对所从事的研究要有兴趣和激情等。启启 示示能力提升能力提升构建核心概念图构建核心概念图当堂达标当堂达标见见学案学案
