2.4《分子间作用力-实现精准的识别与调控》课件-2024-2025学年高二下学期化学鲁科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦“氢键与DNA功能”，通过刑侦案件情境引导学生以“刑侦技术小组成员”身份，完成DNA取样（稳定留存）、检测（PCR扩增）、比对（探针识别）任务，借助碱基模型搭建、思维建模（微观氢键-宏观性质），构建“情境-探究-建模”学习脉络。 其亮点在于真实任务驱动与科学探究结合，通过分组碱基配对模型模拟、PCR视频分析、探针比对实验落实科学探究与实践；通过微观氢键作用→宏观DNA功能的思维建模，培养科学思维与化学观念（结构决定性质）。学生在实践中深化理解，教师可提升教学实效与核心素养落实。

氢键——从分子识别到生命调控的密码 第3课时 实现精准的识别与调控 ——DNA与氢键 1 角色设定 “刑侦支队接到案件，需通过现场遗留DNA样本锁定嫌疑人” ，今天我们以“刑侦技术小组成员”身份，从化学的视角帮助警方完成寻找嫌疑人的任务。 思考：检测任务包括哪些步骤？ 3 任务一：取样—为何DNA样本能稳定留存 【活动1】探究DNA结构——脱氧核苷酸的形成 资料1：DNA是双链结构。磷酸、脱氧核糖和碱基构成脱氧核苷酸；多个脱氧核苷酸连接形成脱氧核苷酸单链。 胞嘧啶脱氧核苷酸 脱水缩合 5 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 A T G C 脱氧核苷酸 【活动1】探究DNA结构——脱氧核苷酸的形成 资料1：DNA是双链结构。磷酸、脱氧核糖和碱基构成脱氧核苷酸；多个脱氧核苷酸连接形成脱氧核苷酸单链。 6 资料2：生物化学家利用酶解实验和化学降解分析证明了磷酸分子和脱氧核糖连接的位点是3和5 脱水缩合 磷酸二酯键 【活动2】探究DNA结构——脱氧核苷酸链的形成 7 【活动3】探究DNA结构——双链的形成 【交流研讨】根据碱基结构，分析DNA双链结构是如何形成的？ 8 【分组活动】 1.个体任务： 通过观察碱基的构成原子，能独立分析促成碱基配对的原子及相互作用；利用实验盒中的碱基模型演示该微粒作用的形成过程。 【活动3】探究DNA结构——双链的形成 【交流研讨】根据碱基结构，分析DNA双链结构是如何形成的？ 9 【分组活动】 2.团队任务：利用实验盒中的碱基模型完成 ①根据资料卡信息，预测可能存在的碱基组合方式； ②模拟碱基配对。通过旋转图形寻找合适的位点进行配对，用大头钉将其钉在展板上，配对位点间用虚线表示该作用力的形成。小组汇总成员讨论结果，小组代表进行成果分享并做出解释。 【活动3】探究DNA结构——双链的形成 【交流研讨】根据碱基结构，分析DNA双链结构是如何形成的？ 资料卡片 DNA两条链之间的距离是固定的 10 思维建模 DNA分子结构 双链螺旋 样品稳定性 脱氧核苷酸单链 脱氧核苷酸 脱氧核糖 磷酸 碱基 结构 性质 决定 微观 宏观 结合 氢键 任务二：检测—氢键助力样本信息提取 【思考】如何解决现场环境提取的样本量少的问题？ 【活动1】提取DNA样本信息 PCR扩增技术 13 【要求】认真观看视频，记录反应阶段及操作 【活动1】提取DNA样本信息 14 【交流研讨】 PCR扩增技术如何实现DNA的复制？ 【活动2】探究氢键在PCR扩增技术中的作用 【问题评价】 1.根据视频概括PCR技术中的反应阶段及操作； PCR扩增技术 反应阶段 实验操作 一：变性（解旋） 高温使双链DNA解旋为单链（95℃） 二：退火（定位） 三：延伸（复制） 降温时引物与模板互补结合(40-60℃) 聚合酶沿模板延伸合成新链(70-75℃) 15 【交流研讨】 PCR扩增技术如何实现DNA的复制？ 【活动2】探究氢键在PCR扩增技术中的作用 【问题评价】 2.从微观角度分析，为何实现DNA的拆分和复制，需要改变温度？ 3.需要查找什么数据资料，来证明自己的结论？ 16 【交流研讨】 PCR扩增技术如何实现DNA的复制？ 【活动2】探究氢键在PCR扩增技术中的作用 氢键作用力较弱， 加热提供的能量能破坏氢键，使DNA双链解旋； 温度降低后，氢键可重新形成。 【问题评价】 2.从微观角度分析，为何实现DNA的拆分和复制，需要改变温度？ 3.需要查找什么数据资料，来证明自己的结论？ 17 任务三：比对—氢键的“跨学科价值” 【活动1】STR分型 19 【问题评价】 1. 为何探针能精准找到匹配的DNA片段？它背后的化学支持是什么？ 2.如果DNA样本因降解出现部分碱基缺失，对氢键结合产生什么影响？ 如何解决？ 氢键的方向性和饱和性决定了它的“特异性”结合 【活动1】STR分型 提取的样本信息 20 案件侦破——结果展示 DNA探针比对模拟实验 材料：样本信息卡1张、嫌疑人DNA探针3张 操作：尝试将探针与样本比对锁定嫌疑人 【活动2】DNA探针比对 21 【思维建模】 氢键是调控DNA功能、支撑刑侦技术的‘化学密码’ DNA分析 增大药物的水溶性 DNA稳定留存 探针精准比对 PCR扩增解旋 氢键的方向性饱和性 氢键的强度适中 氢键的方向性饱和性 氢键特性 22 氢键的“跨学科价值” 超分子与自组装 分子马达 食品科学 果冻的形成 DNA纳米技术 DNA折纸术 23 【能力拓展】 小组合作，查阅相关资料，了解人体免疫调节过程中，氢键在蛋白质调控中的作用。 24 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $