3.2探索·实践 制作DNA双螺旋结构模型课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

探究·实践 制作DNA双螺旋结构模型 学 科：生物学 年 级：高 一 主讲人：冯 旺 学 校：鹤峰县第一高级中学 1952年 赫尔希和蔡斯：噬菌体侵染实验 孟德尔: 发表遗传定律相关论文 1866年 萨顿假说： 遗传因子在染色体上 1903年 摩尔根: 果蝇杂交实验证明基因在染色体上 1910年 格里菲思: 肺炎双球菌转化实验 1928年 艾弗里: 肺炎双球菌体外转化实验 1944年 前人的肩膀 1934年 莱文： 核酸的基本构成单位是核苷酸 米歇尔: 首先发现核酸 1869年 科塞尔: 核酸含有嘌呤 和嘧啶 1901年 前人的肩膀 米歇尔 F · Miescher 1844-1895 科塞尔 A · Kossel 1853-1927 1910年诺贝尔 生理学与医学奖 莱文 P.A.Levene 1869-1940 1951年 1952年 1953年 1962年 威尔金斯、富兰克林 查哥夫 沃森、克里克 沃森、克里克、威尔金斯 沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。 沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。 在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C） 富兰克林和同事威尔金斯采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。 前人的肩膀 科学启示 沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？ 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，闪光的思想是在交流与撞击中获得； 研究小组成员在知识背景上最好互补； 对所从事的研究要有兴趣和激情等。 科学小分队 格里菲思队 艾弗里队 赫尔希队 蔡斯队 富兰克林队 威尔金斯队 沃森队 克里克队 DNA的前世今生 脱氧核苷酸 C、H、O、N、P 2.DNA的基本单位： 3.脱氧核苷酸的组成： 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 1.DNA的元素组成： 实验环节一 活动一：构建脱氧核苷酸结构简图 活动二：构建一条脱氧核苷酸链 活动三：构建DNA分子平面结构图 活动四：构建DNA分子数学模型 探索·实践 制作DNA双螺旋结构模型 活动五：探讨DNA分子的特性 活动一：构建脱氧核苷酸结构简图 实验环节一 请以科学小分队为单位，利用平板上给出的DNA元件模型，构建出四种脱氧核苷酸，并观察脱氧核糖5个碳原子的位置和碱基类型。 DNA的前世今生 活动二：构建一条脱氧核苷酸链 实验环节一 请以科学小分队为单位，利用四种脱氧核苷酸，进一步尝试构建DNA单链模型，并分析脱氧核苷酸链的结构特点。 DNA的前世今生 两个脱氧核苷酸缩合反应过程 【资料1】英国科学家托德发现，相邻两个核苷酸之间是通过磷酸和脱氧核糖来连接的，即一个脱氧核糖3号碳原子的-OH和另一个脱氧核苷酸的磷酸基团脱水缩合形成磷酸二酯键，多个脱氧核苷酸连接形成一条脱氧核苷酸链。 DNA的前世今生 【资料2】二战后，科学家利用电子显微镜测定了DNA分子的直径约为2nm。相邻两核苷酸间距相等，并得出DNA是双链的结论。嘌呤是双环化合物，嘧啶是单环化合物。 DNA的前世今生 【资料3】1952年，奥地利生物化学家查哥夫测定不同生物来源DNA中碱基的含量，发现腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。 A和T配对，C和G配对——碱基互补配对原则 假说一 假说二 假说三 假说四 活动三：构建DNA分子平面结构图 实验环节一 请以科学小分队为单位，利用四种脱氧核苷酸、氢键等尝试构建DNA平面结构模型，并思考DNA双链的排列方式。 DNA的前世今生 【资料4】1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯 （M.Wilkins）和同事富兰克林（R.E.Franklin）用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。他们给DNA拍了多张DNA衍射图谱，发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。 DNA呈现“X”形 DNA呈螺旋结构 推断 翻转180° 三螺旋 双螺旋 反向平行 DNA的前世今生 【资料5】富兰克林发现提高空气的湿度，可以让DNA的衍射图谱从A型转变为B型，显然DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水的磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。 外侧 内侧 假说一 假说二 假说三 假说四 DNA的前世今生 双螺旋 5’ 3’ 5’ 3’ 反向平行 活动四：构建DNA分子数学模型 实验环节一 1.说一说DNA结构中的数量关系 每个DNA片段中，1个磷酸（脱氧核糖）与____________脱氧核糖（磷酸）相连。 每个DNA片段中，游离的磷酸基团有______个，A与T之间有______个氢键，G与C之间有_____个氢键，脱氧核糖数=____________=_____________。 1个或2个 2 2 磷酸数 含氮碱基数 3 5’ 3’ 5’ 3’ 环状DNA分子中，游离的磷酸基团数为0 活动四：构建DNA分子数学模型 实验环节一 2.讨论分析： ①为什么相同长度的DNA中G、C碱基对比例越大，结构越稳定，更耐高温？ ②双链DNA碱基数目的相关数学规律有哪些？ 因为A与T之间有2个氢键，而G与C直接按有3个氢键，所以DNA中G与C碱基对比例越高，DNA分子稳定性越强,更耐高温。 第一步： 明确题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。 第二步： 第三步： 画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。 根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲” 活动四：构建DNA分子数学模型 实验环节一 2.讨论分析： ③在制作DNA双螺旋结构模型的实验中，若4种碱基塑料片共30个，其中6个C、10个G、6个A、8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则能制作出含_________个脱氧核苷酸的DNA分子片段， 所制作出的DNA分子片段最多含______个碱基对,能制作出_______种不同的DNA分子模型。 10 5 45 活动五：探讨DNA分子的特性 实验环节一 ①DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够的遗传信息？ ②为什么可以利用DNA指纹来识别身份？ ③DNA是如何维系它的稳定性的？ 碱基排列顺序的千变万化 两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微 两条链上的碱基之间的氢键，和每条链上的磷酸二酯键共同维持了双螺旋结构的稳定性 多样性 特异性 稳定性 C、H、O、N、P 元素 基本单位 平面结构 空间结构 1.请以科学小分队为单位，利用所提供的材料用具，搭建DNA空间结构模型。（课后需将小分队构建的模型拍照并打印粘贴于学案之上） 实验环节二 2.请以科学小分队为单位，进行团队展示，认真观察分析各小分队构建的DNA空间结构模型，以共性归纳出DNA的结构特点。 ①外侧 ②内侧 ③两条链 实验环节二 3.请以科学小分队为单位，从模型的科学性、美观性和创新性上完成小组的自评和互评，并填写量化评分表。 实验环节二 感受螺旋之美 瑞典 马尔默旋转塔 北京中关村 生命雕塑 莫斯科 进化大厦 沙特 吉达钻石塔 科学进行时 20世纪自然科学最重要的有三大发现，相对论、量子力学和DNA双螺旋结构。 科学进行时 利用网络检索DNA复制方式的相关资料。 利用本地的特色物品或日常生活中的废弃物品搭建DNA结构模型。 Lavf58.46.101 $