高中生物学人教版2019：《探究·实践 制作DNA双螺旋结构模型》学习任务单.doc

学习任务单

课程基本信息

学科

生物学

年级

高一

学期

春季

课题

探究·实践制作DNA双螺旋结构模型

教科书

书名：《生物学必修2遗传与进化》

出版社：人民教育出版社

学生信息

姓名

学校

班级

学号

学习目标

1.概述DNA的结构，能基于DNA分子的结构特征，解释其与储存遗传信息功能之间的适应关系，进一步理解结构与功能观，初步形成生命的信息观。（生命观念）

2.制作DNA双螺旋结构模型，发展从点（基本单位）到线（单链）到面（双链）再到体（空间结构）的逻辑思维和模型思维，培养分析与归纳的能力。（科学思维）

3.体验DNA双螺旋结构模型的构建历程，根据制作的DNA双螺旋结构模型，探究DNA分子的稳定性、多样性和特异性。（科学思维、科学探究）

4.感悟科学发现的艰辛历程，学习科学家积极探索、坚持不懈的科学精神，认同多学科交叉与生物科学发展的关系。关注DNA的前沿知识和在生活中的应用，关注身边的遗传变异现象。（社会责任）

课前学习任务

1.复习《核酸是遗传信息的携带者》、《DNA是主要的遗传物质》等相关知识，预习教材本节内容，了解DNA双螺旋结构的相关知识。

2.准备好实验材料，可以打印出老师提供的电子版材料，沿实线剪开备用，或用彩色硬卡纸等比例剪切。

课上学习任务

【学习任务一】DNA双螺旋结构模型的构建

1、构建脱氧核苷酸

问题1：DNA分子的基本单位是什么？

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。

活动1：利用给出的材料，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。

2、构建一条脱氧核苷酸链

问题2：四种脱氧核苷酸如何构成一条链？

资料2：一个脱氧核糖3号碳原子的羟基和另一个脱氧核苷酸5号碳原子上的磷酸通过形成而发生聚合。

活动2：利用之前构建出的四种脱氧核苷酸，尝试构建DNA单链模型（至少含12个脱氧核苷酸），分析脱氧核苷酸链的结构特点。

脱氧核苷酸链的结构特点：

3、构建DNA平面结构模型

问题3：一个DNA分子是由几条链构成的呢？

资料3：科学家富兰克林通过通过不断完善研究工作，通过解析DNA衍射图像，DNA的直径为2nm,2条链和3条链构成的直径都为2nm，只有两条链构成的DNA的含水量与实际DNA相符。

结论：DNA由条链组成。

活动3：推测出DNA两条链可能的排列方式（注意链的方向）

问题4：DNA的两条链是正向排列还是反向排列呢？

资料4：1952年，富兰克林进行了更为详细的分析，将衍射图像诠释为分子中的各种化学键的键长、键能等结构要素，提出DNA为双螺旋，2条链向2个相反方向伸展。

结论：DNA两条链是的。

问题5：3种反向平行的DNA平面模型哪一种是正确的呢？

资料5：在磷脂双分子层中，亲水的头部位于磷脂双分子层的外层，疏水的尾部位于内侧，脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。

结论：脱氧核糖和磷酸基团排列在侧；碱基排列在侧。

问题6：位于DNA内部的碱基如何配对？

资料6：通过研究发现，嘌呤碱基是占有大空间的双环化合物；嘧啶碱基是占有小空间的单环化合物，DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm。

结论：

资料7：1952年，著名化学家查哥夫研究得出部分生物体的DNA分子组成，发现不同的碱基比例如表1所示。

结论：碱基数量=，=

问题7.A与T，G与C通过什么化学键链接？

资料8：美国晶体学家多纳休证实，碱基间是以氢键相连的。之后其他科学家提出：A与T之间两条氢键，G与C之间三条氢键。

结论：碱基通过连接

活动4：利用给出的材料，根据碱基互补配对原则，构建出DNA的另一条链，并进一步构建出DNA平面结构模型（用订书针代表氢键）

4、构建DNA立体结构模型

问题8.DNA的立体结构是怎样的？

资料9：1951年，威尔金斯和富兰克林获得了DNA分子X射线衍射图谱。图谱的中心X射线发射的图像呈交叉状，在晶体衍射中中心交叉就代表着螺旋。

结论：DNA分子呈结构

活动5：尝试将制作的DNA平面模型转化为立体模型（DNA的每个螺旋包含10对碱基，相邻两对碱基之间的距离恒等于0.34nm）

【学习任务二】DNA的结构特点

根据构建的DNA双螺旋结构模型，梳理DNA的结构：

1.DNA分子由______条_______