DNA分子标记及其优缺点

第一篇：DNA分子标记及其优缺点

DNA分子标记种类及相应的优缺点

摘要： 对RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR 等常用的DNA 分子标记技术以及其他几种新兴的标记技术(SNP、EST 等)的原理、特点进行了综述,并对各自的优缺点进行了探讨。

关键词：DNA分子标记

优缺点

分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记形式,它以蛋白质、核酸分子的突变为基础,检测生物遗传结构与其变异。分子标记技术从本质上讲,都是以检测生物个体在基因或基因型上所产生的变异来反映生物个体之间的差异。每一种分子标记都有其自身的特点和特定的应用范围,但就一般意义而言,DNA 分子标记与形态标记和生化标记等相比,具有许多独特的优点: ①不受组织类别、发育阶段等影响。植株的任何组织在任何发育时期均可用于分析。②不受环境影响。因为环境只影响基因表达(转录与翻译),而不改变基因结构即DNA 的核苷酸序列。③标记数量多,遍及整个基因组。④多态性高,自然存在许多等位变异。⑤有许多标记表现为共显性,能够鉴别纯合基因型和杂合基因型, 提供完整的遗传信息。⑥DNA 分子标记技术简单、快速、易于自动化。⑦提取的DNA 样品,在适宜条件下可长期保存,这对于进行追溯性或仲裁性鉴定非常有利。因此,DNA 分子标记可以弥补和克服在形态学鉴定及同工酶、蛋白电泳鉴定中的许多缺陷和难题,因而在品种鉴定方面展示了广阔的应用前景。

1.1 第1 代分子标记

1.1.1 RFLP 标记技术。1980 年Botesin提出的限制性片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphisms ,RFLP)可以作为遗传标记,开创了直接应用DNA 多态性的新阶段,是最早应用的分子标记技术。RFLP 是检测DNA 在限制性内切酶酶切后形成的特定DNA 片段的大小,反映DNA 分子上不同酶切位点的分布情况,因此DNA 序列上的微小变化,甚至1 个核苷酸的变化,也能引起限制性内切酶切点的丢失或产生, 导致酶切片段长度的变化。

优点：RFLP 标记的等位基因具有共显性的特点,结果稳定可靠,重复性好,特别适应于构建遗传连锁图。

缺点：在进行RFLP 分析时,需要该位点的DNA片段做探针,用放射性同位素及核酸杂交技术,既不安全又不易自动化。另外,RFLP 对DNA 多态性检出的灵敏度不高,RFLP 连锁图上还有很多大的空间区。

1.1.2 RAPD 标记技术。为了克服RFLP 技术上的缺点,Williams等于1990 年建立了随机扩增多态DNA(Randomamplified polymorphic DNA ,RAPD)技术,由于其独特的检测DNA 多态性的方式使得RAPD 技术很快 渗透于基因研究的各个领域。RAPD 是建立于PCR 基础之上的分子标记技术,基本原理是利用一个随机引物(8～10 个碱基)通过PCR 反应非定点地扩增DNA 片段,然后用凝胶电泳分离扩增片段来进行DNA 多态性研究。对任一特定引物而言,它在基因组DNA 序列上有其特定的结合位点,一旦基因组在这些区域发生DNA 片段插入、缺失或碱基突变,就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化,从而导致扩增产物的数量和大小发生改变,表现出多态性。

优点：与RFLP 相比,RAPD 技术简单,检测速度快,DNA 用量少,实验设备简单,不需DNA 探针,设计引物也不需要预先克隆标记或进行序列分析,不依赖于种属特异性和基因组的结构,合成一套引物可以用于不同生物基因组分析,用一个引物就可扩增出许多片段,而且不需要同位素,安全性好。

缺点：当然,RAPD 技术受许多因素影响,实验的稳定性和重复性差,首先是显性遗传,不能识别杂合子位点,这使得遗传分析相对复杂 ,在基因定位、作连锁遗传图时,会因显性遮盖作用而使计算位点间遗传距离的准确性属特异性和基因组的结构,合成一套引物可以用于不同生物基因组分析,用一个引物就可扩增出许多片段,而且不需要同位素,安全性好。当然,RAPD 技术受许多因素影响,实验的稳定性和重复性差,首先是显性遗传,不能识别杂合子位点,这使得遗传分析相对复杂 ,在基因定位、作连锁遗传图时,会因显性遮盖作用而使计算位点间遗传距离的准确性下降;其次,RAPD 对反应条件相当敏感,包括模板浓度、Mg2 +浓度,所以实验的重复性差。

1.1.3 AFLP 标记技术。扩增片段长度多态技术(AFLP),又名限制片段选择扩增技术(Selective restriction fragment amplifi2cation ,SRFA),于1993 年由荷兰KEYGENE 公司的Zabean 和Vos 等发明,并已申请专利。AFLP 是近年来迅速发展起来的一种分子标记技术,它将基因组DNA 用成对的限制性内切酶双酶切后产生的片段用接头(与酶切位点互补)连接起来,并通过5′端与接头互补的半特异性引物扩增得到大量DNA 片段,从而形成指纹图谱的分子标记技术。AFLP 指纹呈孟德尔式共显性和显隐性遗传。

优点：它兼具RAPD 与RFLP 的优点,有较高的稳定性,用少量的选择性引物能在较短时间内检测到大量位点,并且每对引物所检测到的多个位点都或多或少地随机分布在多条染色体上,各染色体上AFLP 标记的数目与染色体长度呈正相关(r = 0.501),而一对引物获得的标记涉及的染色体数与标记数呈正相关(r = 0.826)。因此,通过少量效率高的引物组合,可获得覆盖整个基因组的AFLP 标记。目前,AFLP 作为一种高效的指纹技术,已在遗传育种研究中发挥它的优势。

缺点：不过也有研究认为,AFLP 对基因组纯度和反应条件要求较高,另外用于遗传作图时,少数的标记与图谱紧密度有出入。此外, 在RAPD 和RFLP 技术基础上建立了SCAR(Sequence characterize damplified regions ,序列特异性扩增区域)、CAPS(Cleaved ampli2fied polymorphic sequence ,酶切扩增多态序列)和DAF(DNA am2plified fingerprints ,DNA 扩增指纹)等标记技术。这些技术的出现,进一步丰富、完善了第1 代分子标记技术,增加了人们对DNA 多态性的研究手段。

1.2 第2 代分子标记 1.2.1 SSR 标记技术。在真核生物基因组中存在许多非编码的重复序列,如重复单位长度在15～65 个核苷酸的小卫星DNA(Minisatellite DNA),重复单位长度在2～6 个核苷酸的微卫星DNA(Microsatellite DNA)。小卫星和微卫星DNA 分布于整个基因组的不同位点。由于重复单位的大小和序列不同以拷贝数不同,从而构成丰富的长度多态性。Moore 等于1991 年结合PCR 技术创立了SSR(Simple sequence repeat ,简单重复序列)标记技术。SSR 也称微卫星DNA ,是一类由几个(多为1～5 个)碱基组成的基序串联重复而成的DNA 序列,其中最常见的是双核苷酸重复,即(CA)n和(TG)n ,每个微卫星DNA 的核心序列结构相同,重复单位数目10～60 个,其高度多态性主要来源于串联数目的不同。不同遗传材料重复次数不同,导致了SSR 长度的高度变异性,这一变异性正是SSR 标记产生的基础。SSR 标记的基本原理:根据微卫星重复序列两端的特定短序列设计引物,通过PCR 反应扩增微卫星片段。由于核心序列重复数目不同,因而扩增出不同长度的PCR 产物,这是检测DNA 多态性的一种有效方法。微卫星序列在群体中通常具有很高的多态性,而且一般为共显性,因此是一类很好的分子标记。目前已利用微卫星标记构建了人类、小鼠、大鼠、水稻、小麦、玉米等物种的染色体遗传图谱。

优点：这些微卫星标记已被广泛应用于基因定位及克隆、疾病诊断、亲缘分析或品种鉴定、农作物育种、进化研究等领域。此外,SSR 标记不仅能够鉴定纯合体和杂合体,而且结果更加可靠,方法简单,省时省力。

1.2.2 ISSR 标记技术。ISSR 即内部简单重复序列,是一种新兴的分子标记技术。1994 年Zietkiewicz 等对SSR 技术进行了发展,建立了加锚微卫星寡核苷酸(Anchored microsatellite oligo nucleotides)技术。他们用加锚定的微卫星寡核苷酸作引物,即在SSR 的5′端或3′端加上2～ 4 个随机选择的核苷酸,这可引起特定位点退火,从而导致与锚定引物互补的间隔不太大的重复序列间的基因组节段进行PCR 扩增。这类标记又被称为ISSR(Inter2simple sequence repeat)、ASSR(Anchored simple sequence repeats)或AMP2PCR。在所用的两翼引物中,可以一个是ASSR 引物,另一个是随机引物。如果一个是5′端加锚的ASSR 引物,另一个是随机引物,则被称为RAMP 技术[19]。用于ISSR2PCR 扩增的引物通常为16～18 个碱基序列,由1～4 个碱基组成的串联重复和几个非重复的锚定碱基组成,从而保证了引物与基因组DNA 中SSR 的5′或3′末端结合,通过PCR 反应扩增SSR 之间的DNA 片段。

优点：SSR 在真核生物中的分布是非常普遍的,并且进化变异速度非常快,因而锚定引物的ISSR2PCR 可以检测基因组许多位点的差异。与SSR2PCR 相比,用于ISSR2PCR 的引物不需要预先的DNA 测序,也正因如此,有些ISSR 引物可能在特定基因组DNA 中没有配对区域而无扩增产物,通常为显性标记,呈孟德尔式遗传,且具有很好的稳定性和多态性。

1.3 第3 代分子标记

1.3.1 SNP 标记技术。单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism ,SNP)被称为第3 代DNA 分子标记,是指同一位点的不同等位基因之间个别核苷酸的差异,这种差异包括单个碱基的缺失或插入,更常见的是单个核苷酸的替换,且常发生在嘌呤碱基(A 与G)和嘧啶碱基(C 与T)之间。SNP 标记可帮助区分两个个体遗传物质的差异,被认为是应用前景最好的遗传标记。目前,已有2 000 多个标记定位于人类染色体上,在拟南芥上也已发展出236 个SNP 标记。在这些SNP 标记中大约有30 %包含限制性位点的多态性。

优点：检测SNP 的最佳方法是DNA 芯片技术,最新报道的微芯片电泳(Microchip electrophoresis),可以高速度地检测临床样品的SNP ,它比毛细管电泳和板电泳的速度可分别提高10 和50倍。SNP 与第1 代的RFLP 及第2 代的SSR 标记的不同有2 个方面:其一,SNP 不再以DNA 片段的长度变化作为检测手段,而直接以序列变异作为标记;其二,SNP 标记分析完全摒弃了经典的凝胶电泳,代之以最新的DNA 芯片技术。

1.3.2 EST 标记技术。表达序列标签(Expressed sequence Tag , EST)是美国国立卫生研究院(National Institutes of Health ,NIH)的生物学家Venter 于1991 年提出的。随着人类基因组计划的开展,EST 技术首先被广泛应用于寻找人类新基因,绘制人类基因组图谱,识别基因组序列编码区等研究领域,之后又被广泛应用于植物基因组研究。EST 是指在来源于不同组织的cDNA 文库中随机挑选克隆、测序,得到部分cDNA 序列,一个EST对应于某一种mRNA 的cDNA 克隆的一段序列,长度一般为150～500 bp ,只含有基因编码区域。

优点：EST可代表生物体某种组织某一时间的一个表达基因,所以被称之为“表达序列标鉴”;而EST的数目则显示出其代表的基因表达的拷贝数,一个基因的表达次数越多,其相应的cDNA 克隆越多,所以通过对cDNA 克隆的测序分析可以了解基因的表达丰度。目前构建cDNA 文库一般都使用试剂盒,方法成熟,而且飞速发展的DNA 测序技术,也使得进一步降低大规模DNA 序列测定成本成为可能。展望

DNA分子标记技术的开发虽然只有短短20 年左右的历史,但已取得了巨大的进展。分子标记技术的广泛应用最重要的影响因素是成本与效益。随着分子标记技术的发展, 它已接近程序化而变得易于实施。但在实践中还有许多问题急需解决，例如如何采用更易为育种家们接受的简便、实用的分子标记(SSR、RAPD 等)来构建新的连锁图,更多重要农艺性状基因的精细定位、检测过程自动化的实现、分子标记技术与常规育种经验的结合等。我们相信,随着这些问题的圆满解决,DNA分子标记技术必然会有突破性的进展。

参考文献：

[1] 刘光兴.遗传标记技术在海洋桡足类生物多样性和系统发生研究中的应用[J].中国海洋大学学报,2007 ,37(1):3357.[3] 刘华,贾继增.指纹图谱在作物品种鉴定中的应用[J ].作物品种资源, 1997(2):4549.[7] 王志林,赵树进,吴新荣.分子标记技术及其进展[J ].生命的化学,2001 ,21(1):3976.[9] 赵淑清,武维华.DNA 分子标记和基因定位[J ].-2.生物技术通报,2000(6):1

第二篇：《DNA分子的结构》说课稿

《DNA分子的结构》说课稿

一、说教材

《DNA分子的结构》选自高中人教版生物必修2的第3章第2节。它在教材中起着承前启后的作用，一方面，它是在讲完DNA是主要的遗传物质这一内容的基础上完成的，通过它的学习可以加深学生对遗传物质的认识，使学生从结构方面更加了解为什么DNA是生物主要的遗传物质；另一方面，它又为后面基因的表达、生物的变异和进化教学进行了必要的知识铺垫。所以说《DNA分子结构》是高中生物教学的重要内容之一。

二、说教学目标

根据本教材的结构和内容分析，结合着高二年级学生他们的认知结构及其心理特征，我制定了以下的教学目标：

1、知识目标：识记DNA分子的基本单位的化学组成；

理解DNA分子的结构特点。

2、能力目标：通过制作DNA平面结构模型，培养学生的动手能力；

通过对DNA双螺旋结构模型的观察，提高学生的观察能力、分析和理解能力。

3、情感目标：通过DAN结构的发现历程的教学，使学生认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。

三、说教学的重、难点

本着高二新课程标准，在吃透教材基础上，我确定了以下的教学重点和难点

1、教学重点：DNA分子结构的主要特点

2、教学难点：DNA分子结构的主要特点

四、说教法

围绕本节课的教学目标和教学重点，为了“全面提高学生的科学素养”、“培养学生的创新精神和实践能力”“促进学生转变学习方式”，我以计算机辅助教学为手段，采用了观察法、演示法、讨论法、实践法等多种教学方法，积极创设一个可以让学生在轻松愉快的氛围中，去主动探求知识的过程。在教学过程中，开展师生互动、生生互动，体现出以学生为主体，教师为主导的主动探究式教学理念。

五、说学法 在本节课中，学生将通过多种途径，如：观察、阅读、思考、分析、讨论、实践等等，来开展学生之间的协作学习和自主学习，形成以学生为主体的教学模式。

六、教学过程

1、导入新课：

2004年3月4号，北大生命科学学院，为了迎接世界华人生物学家大会，特地向北京世纪盛典广告公司订制了一个题为“旋律”的DNA雕塑。但是本意为了纪念DNA双螺旋结构发现50年，也就是大家现在所看到的以逆时针方向向上旋转的右旋DNA分子，做成了左旋。北大就说了，我要右旋，你左旋，不行，不给钱。这广告公司也不乐意，我又没有偷工减料，没少花功夫，扣钱，没门，就把北大告上了法庭。对错，自有法律公断，但是我们从中可以看出，哪怕是从事与生物毫不相干的行业，对了解DNA双螺旋结构，也是必要的。那么，我们今天就一块来了解一下DNA的结构问题。

2、讲授新课：

（1）DNA双螺旋结构模型的构建

科学家是如何构建DNA双螺旋结构模型的？采用读书指导法让学生读课文了解两位科学家构建DNA双螺旋结构模型的故事。使学生了解DNA双螺旋结构的提出者、构建依据、尝试与构建模型。（2）DNA分子结构

DNA分子结构如何？有何特点？教师首先播放动画展示DNA分子的立体结构，然后手拿DNA教具模型，组织学生小组讨论DNA分子结构的特点。

①化学组成，通过学生自学和讨论，老师讲解，认识四种脱氧核苷酸及脱氧核苷酸的构成磷酸、脱氧核糖、碱基（ATGC）。

②平面结构，每两人一组提供一个五边形/一个圆/一个长方形的即时贴和一个纸板，组织学生动手拼脱氧核苷酸，并用线段将它们连接，并给自己的脱氧核苷酸命名。在动手过程中，让学生理解化学键是如何连接的。

③DNA的空间结构，DNA分子是由两条链组成的，并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列内侧；两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且是：A和T配对，G和C配对。

（3）制作DNA双螺旋结构模型，通过动手制作让学生将所学知识进一步理解加深印象。

3、课堂小结，强化认识。

通过对DNA双螺旋模型的构建、制作DNA双螺旋结构模型，理解DNA分子构成，重点掌握DNA分子的结构特点。

4、板书设计

DNA结构的“五四三二一”

五种元素：C、H、O、N、P；

四种碱基：A、T、G、C，相应的有四种脱氧核苷酸； 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基； 两条长链：两条反向平行的脱氧核酸链； 一种螺旋：规则的双螺旋结构。

结束

本着改变课堂教学模式，促进学生转变学习方式的思想，在教学过程中，我充分利用现代化多媒体技术，充分利用学校现有的资源，大胆的让学生动手，在热切的观察和热烈的讨论中，使学生主动而轻松的掌握了DNA的基本结构。整堂课，生动活泼，学生由始至终处于一种兴奋好奇的状态，成功的实现了预期的教学目标。我的说课完毕。谢谢大家。

第三篇：DNA分子的结构的教案

“DNA分子的结构”的教案

赵艳玲（江苏省靖江高级中学 214500）

一、教学目标

1． 知识方面：概述DNA分子结构的主要特点

2． 能力方面：制作DNA双螺旋结构模型；进行遗传信息多样性原因的探究

3． 情感态度和价值观方面：认同与人合作在科学研究中的重要性；体验科学探索不是一帆风顺的，需要锲而不舍的精神

二、教学重点

1． DNA分子结构的主要特点 2． 制作DNA双螺旋结构模型

三、教学难点

DNA分子结构的主要特点

四、教学用具

DNA分子结构模型组件、DNA分子的空间结构模型

五、教学方法 实验探究、发现式教学

新课标理念下的高中生物教学要在“面向全体学生”的基础上“提高学生的生物科学素养”，采取多种教学形式，重视“探究性学习”，“注重与现实生活的联系”，使学生达成知识、能力、情感态度与价值观的协调一致。

基于这个理念，在设计这节课时，我并没有按照教材中的顺序：先介绍沃森和克里克构建DNA双螺旋结构的研究历程，再概述DNA分子结构的特点，最后让学生动手尝试建构DNA双螺旋结构，加深对DNA分子结构特点的理解。而是先让学生依据4个科学研究资料，逐步探究如何构建脱氧核苷酸、单链、平面双链、立体空间结构，从而一步一步地构建出DNA双螺旋结构模型。通过探究构建模型的过程，学生就会自然地了解DNA双螺旋结构的基本内容，同时还体验了科学家的研究历程，能够学习到科学家善于捕获分析信息和严谨的思维品质及持之以恒的科研精神。然后以构建好的DNA模型为依托，让学生根据老师提出的问题分析模型、主动探究得出DNA结构的有关知识，再由学生总结出DNA双螺旋结构的主要特点。由于考虑到这个模型可以很好的解答遗传信息多样性，所以最后让学生比较不同组构建的DNA模型，分析探究得出DNA分子多样性的原因。

七、教学过程

（一）创设情境，导入新课

教师展示沃森和克里克的图片，提出问题：同学们，你们知道这两位科学家吗？ 他们就是因研究DNA而获得诺贝尔奖的沃森和克里克。今天就让我们一起来重温他们的研究过程，构建DNA模型并探究DNA分子的结构。

（二）模型建构，探究新知 1．模型建构

教师展示【资料1】：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的单位是，且每个脱氧核苷酸是由、、构成的。（空白处请同学们回忆已学知识回答）

提出问题：依据这则资料，你能试着构建出脱氧核苷酸的结构模型吗？请同学们从模型

六、教学设计思路 盒中拿出一个白色小球（代表磷酸）、一个蓝色的小球（代表脱氧核糖）、一个带凹凸的圆柱（代表碱基）、一个粗棒和一个细棒（代表化学键），试着构建一个脱氧核苷酸模型。构建好一个的同学，请用同样的方法多构建几个。

【模型建构1】：脱氧核苷酸

请一位同学到黑板上画出你所构建的脱氧核苷酸模型的示意图，教师纠正。教师展示【资料2】：DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链构成的。

提出问题：一个个脱氧核苷酸怎么连接成长链呢？请同学们两人一组，利用刚才完成的脱氧核苷酸模型，试着构建脱氧核苷酸链。

【模型建构2】:脱氧核苷酸链

学生代表展示成果，教师点评，课件展示正确的连接方法。

教师展示【资料3】：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：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）的量这一碱基之间的数量关系。

提出问题：分析刚才所建构的模型是否符合这一科学事实，讨论应构建怎样的模型才能在任何情况下都符合这样的科学事实？

学生边讨论边动手构建 【模型建构3】:DNA双链

请一位学生展示并说明如此构建的原因，教师点评。

提出问题：模型构建得正确与否关键要看是否与DNA原型一致。DNA原型是怎样的呢？ 教师展示【资料4】：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱。

提出问题：科学家从图谱中推算出DNA应呈螺旋结构，你们的模型符合吗？应如何修改体现DNA的双螺旋结构呢？（在平面双链的基础上旋转即可）

【模型建构4】:DNA双螺旋结构

教师请完成得好的同学展示他们的模型，给予肯定和鼓励。让学生体会成功的快乐，激发学生自主探究的主动性，增强成功信心。教师随后展示现成的DNA分子的空间结构模型，让学生通过观察和对比，对DNA分子的结构形成更加感性的认识。2．模型分析

分析1：请同学们观察DNA分子结构模型，讨论以下问题：（投影显示下列问题）（1）DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？（2）两条链之间碱基的连接有什么规律？（3）构成DNA的两条链有怎样的关系？

学生分析模型，得出答案并说明如何从模型中得出答案的。学生回答，教师点评、补充。

问题（1）中很容易出现一个错误，从模型中同学们很容易认为排列在外侧的是磷酸，教师应给予引导：磷酸是和磷酸直接相连的吗？学生观察后就会得出：磷酸和脱氧核糖相连。从而得出正确答案。

问题（3）中反向这个关系学生不容易得出，教师可以让学生通过角色扮演来寻找答案：请两列同学起立摆出左手握拳，右手平伸的姿势（左手握拳代表磷酸，右手代表碱基，躯干代表脱氧核糖），一个人可以代表一个脱氧核苷酸，一列同学就一条脱氧核苷酸链，请一列同学不动，另一列同学与之进行碱基配对（这列同学只能转身完成配对）。这个角色扮演更直观地反映了两条链反向的关系，学生印象会更深刻，效果更好。

通过上述分析，学生不难归纳出DNA分子结构主要特点：（学生回答）（1）DNA分子是有 条链组成，盘旋成 结构。

（2）交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。（3）碱基通过 连接成碱基对，并遵循 原则。

分析2：请同学们比较不同组学生构建的DNA模型，分析不同组的DNA模型有什么不同？（学生回答：碱基对排列顺序不同）教师总结补充。

请四位同学将各自组的碱基对排列顺序写在黑板上，其他组同学写在纸上。学生通过观察会发现碱基对排列顺序确实不同。

接着让学生先比较各组的第一个碱基对，试分析第一个碱基对的可能情况。

进一步提出问题：第二个碱基对呢？若这两个碱基对连起来呢，共有几种排列方式呢？ 从而让学生根据上述问题，探究碱基对数量（n）和碱基对排列方式的关系，建立数学模型。

引导学生思考：DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴藏在哪儿? 教师总结：通过以上分析可知，碱基对的排列顺序是千变万化的，碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性。

（三）课堂小结 与学生共同回忆我们的探索之路，谈谈探究发现的体会并回顾本课知识，完成拓展训练。思考如何以本节课构建的模型为基础，形成2个完全相同的DNA分子（即DNA分子是如何完成复制的）。

八、板书设计

DNA分子的结构

一、模型建构

二、模型分析

1．DNA分子的结构特点 2．DNA的多样性

九、教学反思

1．在教学中将DNA结构模型的建构分解，以“基本单位—单链—平面双链—立体空间结构”逐步深入，由简单到复杂，符合学生的认知规律，有利于学生理解脱氧核苷酸的结构和DNA的结构。

2．本节课将DNA分子双螺旋结构模型的建构这个验证型实验大胆地改为探究型实验，学生能跟随教师提供的资料，主动参与探究过程，由被动的接受知识变为主动的探究知识、获取知识。在探究中学生能自己发现问题，分析问题，解决问题，培养学生的生物学素养和分析解决问题的能力。

3．DNA分子双螺旋结构模型的建构完成后，有关DNA 分子结构的相关知识都由学生分析讨论得出，这使学生观察模型、分析模型得出理性认识的能力得到了很好的锻炼。最后，本节课将后面的碱基对序列的探究整合提到了这里，由于更直观教学效果更好。

4．在整节课中，充分体现了学生的主体地位，尽量留给学生更多的空间，更多的展示自己的机会，让学生在充满情感的、和谐的课堂氛围中，在老师和同学的鼓励和欣赏中认识自我、找到自信，体验成功的乐趣，树立学好生物和进行探究学习的信心。

（四）作业布置

第四篇：《DNA分子的结构》教案

《DNA分子的结构》教案

【教学目标】

知识目标

识记DNA分子的基本单位的化学组成；理解DNA分子的结构特点。能力目标

通过制作DNA平面结构模型，培养学生的动手能力；通过对DNA双螺旋结构模型的观察，提高学生的观察能力、分析和理解能力。德育目标

通过DAN结构的发现历程的教学，使学生认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。

【教学重点】

DNA分子结构的主要特点

【教学难点】

DNA分子结构的主要特点

【课前准备】

DNA分子结构模型、若干套（一个五边形/一个圆/一个长方形的即时贴和一个纸板）、制作DNA模型的材料

【课时安排】1课时 【教学过程】 第一课时

一、情境创设

2004年3月4号，北大生命科学学院，为了迎接世界华人生物学家大会，特地向北京世纪盛典广告公司订制了一个题为“旋律”的DNA雕塑。但是本意为了纪念DNA双螺旋结构发现50年，也就是大家现在所看到的以逆时针方向向上旋转的右旋DNA分子，做成了左旋。北大就说了，我要右旋，你左旋，不行，不给钱。这广告公司也不乐意，我又没有偷工减料，没少花功夫，扣钱，没门，就把北大告上了法庭。对错，自有法律公断，但是我们从中可以看出，哪怕是从事与生物毫不相干的行业，对了解DNA双螺旋结构，也是必要的。那么，我们今天就一块来了解一下DNA的结构问题。

二、师生互动

（1）DNA双螺旋结构模型的构建

科学家是如何构建DNA双螺旋结构模型的？提出问题以后，采用读书指导法让学生读课文了解两位科学家构建DNA双螺旋结构模型的故事。使学生了解DNA双螺旋结构的提出者、构建依据、尝试与构建模型。通过学生讨论，教师指导的出结论。

结论:DNA双螺旋结构是美国生物学家沃森和英国物理学家克里克提出的。（2）DNA分子结构

DNA分子结构如何？有何特点？教师首先播放动画展示DNA分子的立体结构，然后手拿DNA教具模型，组织学生小组讨论DNA分子结构的特点。

①化学组成，通过学生自学和讨论，老师讲解，认识四种脱氧核苷酸及脱氧核苷酸的构成磷酸、脱氧核糖、碱基（ATGC）。

②平面结构，每两人一组提供一个五边形/一个圆/一个长方形的即时贴和一个纸板，组织学生动手拼脱氧核苷酸，并用线段将它们连接，并给自己的脱氧核苷酸命名。在动手过程中，让学生理解化学键是如何连接的。

③DNA的空间结构，DNA分子是由两条链组成的，并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列内侧；两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且是：A和T配对，G和C配对。

（3）制作DNA双螺旋结构模型，明确实验的的原理、目的要求。通过动手制作让学生将所学知识进一步理解加深印象。

三、板书设计

DNA结构的“五四三二一”

五种元素：C、H、O、N、P；

四种碱基：A、T、G、C，相应的有四种脱氧核苷酸； 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基； 两条长链：两条反向平行的脱氧核酸链； 一种螺旋：规则的双螺旋结构。

四、课堂总结及布置作业

通过本节的学习，我们要掌握DNA分子的结构及主要的特点。

完成课本P51 页的作业

第五篇：DNA分子的结构说课稿[定稿]

一、教材分析

本节内容在教材中起着承前启后的作用，是高中生物课程重要内容之一。一方面，本节内容是前一节《DNA是主要的遗传物质》的深化和拓展，使学生从分子水平上进一步认识基因的本质；另一方面，此节课又为后面DNA的复制、基因的表达、生物的变异等内容的学习进行了必要的知识铺垫。

本节内容在知识方面并不难，也不多，如何挖掘教材内涵促进学生能力提高和态度培养是本节课的关键。与原教材比较，新教材最大的变化是：没有直接讲述DNA分子的结构特点，而是首先采取讲故事的形式，以沃森、克里克的研究历程为主线，逐步呈现DNA双螺旋结构模型的特点。这样使学生不仅能自然的了解到DNA双螺旋结构的主要特点，还能感悟科学家锲而不舍的科学精神，从而在情感方面得到启示。

二、学情分析

学生在高一学过DNA的相关知识，对DNA的结构有一定的了解，但学生只是停留在表浅的记忆中，对于DNA的构建原理、构建历史、空间结构并不是很清楚。因此，激发学生学习兴趣，充分发挥学生的主动性，引导学生积极参与课堂学习，拓展学生知识是本节内容的重点。

三、教学目标：

（1）知识与技能：

1．识记构成DNA分子的基本组成单位

2．了解DNA双螺旋结构模型的构建历程

3．概述DNA分子结构的主要特点

（2）过程与方法：

1．通过学习DNA双螺旋结构模型建立的科学史，提高学生文字分析和阅读理解能力；

2．通过学生参与制作DNA双螺旋结构模型，进一步加深对DNA结构分子模型的理解。

（3）情感态度价值观：

1．通过DNA结构模型建立的科学史，认同人类对事物的认识是不断深化、不断完善的过程；

2．通过学生主动参与课堂，促进学生积极的学习态度，勉励学生在学习的过程中不断进取。

四．教学重难点：

重点：1.DNA分子结构的主要特点；2.构成DNA多样性的原理；

难点： DNA分子双螺旋结构模型的制作

五．教学过程

1.新闻导入，引发思考

本课以新闻资料“美国军方击毙本·拉登”为材料，向学生提出问题：本拉登的替身很多，为什么这一次美国军方确定击毙的是真生正的本·拉登？待学生们回答 “是通过DNA检测得到”的基础上，进一步提出问题：为什么DNA检测能确定一个人的身份？继而引出本课的教学内容——DNA分子的结构。

2．教材阅读，逐层深入

引导学生阅读教材47页-48页，提出问题：从知识层面，各位学生有什么收获？从科学态度层面，各位学生有什么启示？通过学生的阅读，让学生对DNA分子结构有大致了解，并让学生体会到科学发展和高中学习并不是一帆风顺，在学习的过程不可避免要受到失败和挫折，但我们要像沃森和克里克那样坚持不懈，我们的学习一定会有丰富的收获。

3．挂图分析，认识结构

将学生阅读的收获进行整理，并结合挂图总结出DNA分子的三个特点：①外侧由磷酸和脱氧核糖交替连接，内侧由含氮碱基配对形成；②A与T配对，G与C配对，构成碱基配对原则；③进一步分析脱氧核苷酸的排列特点，得出“DNA是由反向平行双链构成”的特点。

4．模型构建，完善知识

首先分发DNA的各个组件，要求学生构建DNA的基本单位——脱氧核苷酸，并对学生错误的连结进行指导，进一步加强学生对基本单位的认识。接着展示DNA双螺旋模型的部分结构，让学生在此基础上进行构建和完善。构建的时候首先要求碱基符合碱基互补配对原则，接着让学生在半成品模型的基础上进行操作，进一步完善DNA的模型。通过此过程，希望能充分发挥学生的主动性，进一步提高学生的动手能力和分析能力，并让学生体验成功的乐趣。

5．继续探索，深化知识

邀请一位学生观看DNA的模型，说出两条链的碱基排列顺序，教师在学生的表达中在黑板上演示，在此基础上教师改变其中一个碱基对的排列，让学生思考：“现在的DNA与原先的DNA有没有区别？”“针对同一个碱基对，如果改变其在两条链的位置，他们之间有没有区别？”在此基础上让学生体悟到DNA的多样性在于碱基对的排列顺序，而并不是DNA的化学元素，也不是碱基对的排列特点。

6．首尾呼应，承上启下

又回到课初的问题：“为什么美国军方能判定是真正的本·拉登？”“美国军方怎么知道本·拉登的DNA排列顺序？”学生们回答：“可以通过其父亲和儿子来判断，因为其父亲和儿子与他的DNA具有相似性”，在此基础上继续设问“为什么他们三者的DNA具有相似性？”引导学生进行下一节《DNA的复制》的学习。

7．课堂练习，继续思考

要求学生完成第51页的第一题，对于51页其他的题目要求学生课后继续完成。

六．教学反思

新课程四大理念是“面向全体学生、提高生物科学素养、倡导探究性学习、注重与生活的联系”。对于DNA的空间结构，与以往我们直接展示模型不同，我给每位同学分发DNA基本单位的组件，并让学生上台完成模型构建，展示的只是DNA模型的半成品，希望让学生来完成DNA的制作，充分调动学生积极性和主动性。制作的过程既是知识深化的过程，又是学生学习的成功体验过程。针对学生的具体情况，我增加“DNA多样性”的内容，此内容既是DNA分子结构的拓展，也让学生理解到我们学习的知识没有白学，在社会实践中它有极其重要的应用价值，应该说本课基本完成了预设的目标。