构建DNA的双螺旋结构模型

郑州四中 科学松鼠会

碱基

双螺旋

配对

脱氧核糖

模型

学生

结构

核苷酸

科学

分子

今天科学松鼠会的活动主题是构建DNA的双螺旋结构模型。DNA的双螺旋结构模型是沃森和克里克于1953年在《自然》发表的论文中提出的。他标志着分子生物学的诞生，开启了分子生物学的新时代。使遗传的研究深入到分子层次，“生命之谜”从此被打开。

今天，科学松鼠会的成员们就重温这段科学探索历程，合作探究构建DNA的双螺旋结构模型。

实验材料：

各种颜色的超轻粘土

毛根或铁丝（取自废弃口罩的鼻夹）

实验要求：

1.准确表示出磷酸、脱氧核糖和碱基之间的连接关系。

2.准确表示出碱基之间的特异性互补配对关系。

3.科学表示出两条链的反向平行关系。

思考：

1.DNA如何储存丰富的遗传信息？多样性和特异性与什么有关？

2.DNA的稳定性体现在哪里？

3.碱基互补配对原则对遗传信息的传递有什么意义？

DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基构成。每两个脱氧核苷酸经过脱水缩合，一个核苷酸上的脱氧核糖的3号碳原子与另一个核苷酸上的磷酸基团通过磷酸二酯键相连。就这样磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧构成基本骨架，而碱基对位于内侧。

DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸长链组成,这两条长链按反向、平行盘旋成双螺旋结构。两条DNA分子链上的含氮碱基遵循互补配对原则(A和T配对, G和C配对),且每种碱基具有其特有的形状和直径;碱基对之间通过氢键相连接。AT之间三个氢键，CG之间两个氢键。

DNA分子的螺旋程度并不是随机的，螺旋直径为2nm；螺旋周期包含10对碱基；螺距为3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。

双螺旋模型的意义，不仅意味着探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA的复制机制：由于腺膘呤(A)总是与胸腺嘧啶（T）配对、鸟膘呤（G）总是与胞嘧啶（C）配对，这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的，只要确定了其中一条链的碱基顺序，另一条链的碱基顺序也就确定了。因此，只需以其中的一条链为模版，即可合成复制出另一条链。克里克从一开始就坚持要求在发表的论文中加上“DNA的特定配对原则，立即使人联想到遗传物质可能有的复制机制”这句话。他认为，如果没有这句话，将意味着他与沃森“缺乏洞察力，以致不能看出这一点来”。在发表DNA双螺旋结构论文后不久，《自然》杂志随后不久又发表了克里克的另一篇论文，阐明了DNA的半保留复制机制。

请欣赏我们小松鼠的作品。

因为时间关系，虽然我们小组的作品没有完成，但是我们的这个立体感稳定性很强哦。

活动收获：

学生通过动手实践参与构建DNA的双螺旋结构模型，在锻炼学生动手能力的同时，深化学生对DNA结构特点的认识和理解。让学生在动手制作模型过程中培养科学思维，体验合作探究的乐趣，促进学生全面发展。

活动意义：

科学探究、科学思维能力是在解决具体问题的过程中培养出来的，要基于此来发展学生的生命观念和社会责任。我们构建模型的初衷不仅在掌握规律、解决对知识的认知问题，更重要的是培养生物学核心素养。“模型建模”教学策略能够逐步引导学生从教材、课堂中获悉微观生物学知识的形象化、具体化巨型观，减少生物知识本身在教学过程中的抽象性，同时有助于培养学生的创造性思维。