古人类的DNA如何而来？

考古学家通常不得不用骨骼遗骸来获取人类的古代DNA ，但一项引人注目的新研究仅使用少量的泥土就成功地对15万年前的人类-以及史前狼和野牛-的基因组进行了测序。

科学家们以前已经从环境沉积物中回收了基因序列，但这项新的研究为仅仅使用泥土就重建整个过去生态系统的进化提供了可能性。

正如《当代生物学》杂志所报道的那样，这种古老的 情感 是在高加索的萨图尔布利亚洞穴中发现的。萨图尔布利亚洞穴现在位于乔治亚州西部，已知人类居住在古橄榄时代的不同时期。维也纳大学(University of Vienna)和伦敦弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)领导的一个由研究人员组成的国际团队从冰河时期前25万年的地层中成功获得了人类的DNA 。

通过广泛的测序和大量的数据库，研究人员能够发现，这种DNA属于生活在大约15万年前的欧亚血统的妇女。事实上，她似乎代表了一个人类灭绝的血统，为当今的西欧亚人口做出了贡献。

为了证实这确实是古代DNA ，研究人员将这种环境DNA与从附近祖扎纳洞穴的骨骸中获得的遗传物质进行了比较。这揭示了基因组中的明显相似性，进一步证实了这种DNA不仅仅是现代污染。

然而，人类DNA并不是唯一被回收的遗传物质。从这种情绪中，研究人员还成功地确定了狼的环境基因组，它代表了一个以前未知的、可能已经灭绝的谱系，以及一个与当今种群相对应的欧洲野牛基因组。

环境DNA（Environment DNA ，简称EDNA）是指从生物体向环境中流失的杂散遗传物质碎片。它可以来自一系列来源，例如脱落的皮肤、粪便、血液、粘液等。在今年早些时候发表的一项研究中，科学家们演示了如何从周围的空气中，而不仅仅是从地面或表面中获取DNA 。

然而，从环境中获取远古人类的基因组是一项非凡的壮举，可以为世界古代生态系统中一些令人兴奋的新发现铺平道路。

研究作者在他们的论文中总结道：研究结果为这三个物种的更新世晚期遗传 历史 提供了新的见解，并表明，在没有目标富集方法的情况下，沉积物DNA的直接散枪测序可以产生全基因组的祖先和系统发育关系信息。

笔者感觉古代DNA的发现，可能为整个生态系统的研究开辟新的方向，包括不同物种之间的相互作用以及与使用动物或植物有关的人类做法的各个方面，对未来影响影响深远。

一、教材分析

《制作DNA双螺旋结构模型》这一学生实验是人教版《高中生物》第二册的内容，是《遗传的物质基础》中的一个重要的内容。是学生在学习了相关的遗传物质的知识之后，对知识的一个巩固，对知识的一个提升。

在这节实验课所提供的材料中，包括磷酸、脱氧核糖、4中含氮碱基三中模具各多个，要求学生能够按照DNA的规则的双螺旋结构和碱基互补配对原则进行搭配出一个DNA模型。生物课程一向重视学生的动手操作能力，所以本课也是培养学生动手能力的一个很好的载体。因此，通过这节实验课的动手操作，不仅应该加深学生对知识的理解，更应该提高学生的生物动手操作能力。

二、学情分析

学生在学习了相关的遗传物质的结构和功能之后，对DNA有了初步的了解，但是对于双螺旋结构的巧妙之处还是不能很好的掌握和理解，因此通过这个实验，怎样引导才能使学生对DNA知识有更深的理解是本课的关键所在。

三、教学三维目标

基于以上分析，结合新课程标准的新理念，我确立如下教学目标：

1、知识与能力

（1）．初步学会制作DNA双螺旋结构模型，掌握制作技术。

（2）．进一步理解和掌握DNA分子的结构。

（3）．理解碱基互补配对原则。

2、过程与方法

（1）．通过引导学生进行动手操作，并进行实验观察，培养学生投身科学实验的参与精神；

（2）．通过组织学生活动，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力；

3、情感态度和价值观

（1）．培养学生科学探究的精神和严谨的科学态度；

（2）．培养学生用微观和宏观的不同角度来看待生物中的一些现象。

四、教学重、难点及突破方法

1、加深学生对碱基互补配对原则的理解

2、理解DNA的多样性和特异性

为了加深学生对知识的理解和应用，在学生动手操作的过程中，不能让他们按照模型里的说明书进行组装和操作，而是应该由教师给出一定的要求，让学生按照教师的相应的要求进行操作。比如组装的顺序可以设计如下：脱氧核糖核苷酸→脱氧核糖核苷酸链→双螺旋结构。另外，不同的小组分别组装不同碱基对排列顺序的DNA模型。

五、学法指导

1．在动手制作DNA双螺旋结构模型之前，先复习DNA分子结构的主要特点等知识，然后再开始动手制作模型。

2．熟悉制作模型用的各种零件所代表的物质。

3．按顺序制作模型。

4．在组装多核苷酸长链时，必须注意两点：一是两条长链的单核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。

六、教学过程

课前复习

（设计目的：在学习新课程前要复习好DNA结构等知识，这样既有利于掌握新知识，又便于将新知识纳入到知识体系中。）

温故——会做了，学习新课才能有保障

1．组成DNA的基本单位是____________，它是由_____________、_____________、____________构成，这几种物质之间的连接方式可用图表示如下：

答案：脱氧核苷酸 一分子含氮碱基 一分子脱氧核糖 一分子磷酸

连接方式如图6—4—1。

脱氧核苷酸

图6—4—1

2．在DNA分子中，每个脱氧核苷酸之间是在_____________部位连接成长链。

答案：脱氧核糖和磷酸

3．DNA分子两条长链的方向是__________________________，它们之间的碱基按____________即A（_____________）一定与______（________）配对；______ （_______）一定与__________（___________）配对并靠___________键相连接。DNA分子的立体构型是_________________________。

答案：反向平行 碱基互补配对原则 腺嘌呤 T（胸腺嘧啶） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶） 氢 规则的双螺旋结构

新课过程

知新——先看书，再来做一做

1．制作DNA双螺旋结构模型的实验原理是什么？

2．制作DNA双螺旋结构模型应准备哪些材料用具？

3．制作DNA双螺旋结构模型的方法步骤是怎样的？

（设计目的：培养学生自己通过看书获取知识的能力、分析问题的能力）

课文全解：

1．实验原理（设计目的：让学生自学，创造自主性学习的机会）

依据沃森和克里克提出的DNA分子双螺旋结构。其主要特点如下：（1）每个DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则的双螺旋结构。脱氧核苷酸长链的两端是不同的，一端是脱氧核糖上羟基，另一端是磷酸基，而DNA分子两条长链的同一端，一个是磷酸基，另一个则是羟基，因而两条长链的方向是相反的。(2)DNA分子的外侧是脱氧核糖和磷酸交替连结构成的基本骨架，内侧是碱基对。(3)DNA分子两条链上的内侧碱基按照碱基互补配对原则(A配T，G配C)两两配对，通过氢键互相连结。

2．实验材料（设计目的：请学生分析这些材料的用途及组装的方法，提高语言表述的能力）

硬塑方框2个(长约10 cm或视两个通过氢键连接的脱氧核苷酸模型宽度而定，方框也可用其他硬质材料代替)，细铁丝两根(长约05 m或视制作的长链长度而定)，圆形塑料片(代表磷酸)若干、双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)若干、4种不同颜色的长方形塑料片(代表四种不同碱基)若干，这些塑料材料也可用其他材料如硬纸板、泡沫板、卡纸等代替。粗铁丝两根（长约10 cm或视两个通过氢键连接的脱氧核苷酸模型宽度而定）、订书器、订书钉。

3．实验方法与步骤

(1)预习DNA分子结构

DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸。一分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸基组成。脱氧核糖上的羟基与含氮碱基结合生成脱氧核苷，脱氧核苷另一位置上羟基与磷酸酯化生成脱氧核苷酸，它们的连接部位如图6—4—1所示。

在DNA分子中，脱氧核苷酸分子之间通过磷酸与脱氧核糖之间的氢键相互连接而成长链，链的方向是从磷酸基到脱氧核糖，但两条链走向相反，两条链内侧的碱基通过氢键配对连接，这样方向相反的两条平行长链盘旋而成的规则双螺旋结构，这就是DNA分子的立体构型。

(2)制作DNA模型

①先做支架

取一个硬塑方框，在硬塑方框一侧的两端各拴上一条长约05 m或视制作的长链长度而定的细铁丝。

②制作脱氧核苷酸模型

将一个圆形塑料片(代表磷酸)和一个长方形塑料片(4种不同颜色的长方形塑料片分别代表4种不同的碱基)，分别用钉书钉连接在一个剪好的五边形塑料片上(代表脱氧核糖)，用同样的方法制作出一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型，其连接方式如图6—4—1。

③制作多核苷酸长链模型

将若干个制成的脱氧核苷酸模型，按照一定的碱基顺序(可自行设定)依次穿在长细铁丝上。

（不同的小组要求组装出不同的碱基序列，可以由教师给出，也可以由学生自己选择。目的是：最后通过不同小组之间的比较，让学生理解DNA的多样性和特异性）

④制作DNA平面结构模型。按同样方法制作好DNA的另一条脱氧核苷酸链(注意碱基的顺序与第一条链上碱基顺序互补配对，但方向相反)。用钉书针将两条链之间的互补碱基连接好。

⑤制作DNA的空间结构模型。将穿好脱氧核苷酸长链的两条细铁丝的末端分别拴到另一个硬塑方框一侧的两端，并在所制模型的背侧用两根较粗的铁丝加固。双手分别提起硬塑方框，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。

课后讨论题

（设计的目的是：加深学生对知识的理解和掌握）

1、制作DNA双螺旋结构模型的实验原理是什么？

见“课文全解”。

2、制作DNA双螺旋结构模型注意事项和成功的关键是什么？

先让学生讨论，并表述出来。最后由教师给出如下标准答案：

(1)注意事项

①制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时，须注意各分子的大小比例。

②磷酸、脱氧核糖、碱基三者之间的连接部位要正确。

③整个制作过程中，各种模型零件间的连接必须牢固。

④制作DNA的两条长链时，必须注意每条链上的碱基总数要一致，碱基对间应是互补配对的，两条链的方向是相反的。

⑤由平面结构右旋成立体结构时，若未成规则的双螺旋，则应矫正。

(2)关键

要注意各分子的大小比例，相同的物质大小要一致。

（设计目的：创造学生合作学习的机会）

3、某DNA含100个碱基，则这样的DNA可以有多少种？

4．如下图所示，下列制作的DNA双螺旋模型中，连接正确的是

七、板书设计

实验十 制作DNA双螺旋结构模型

实验原理：依据沃森和克里克提出的DNA分子双螺旋结构。其主要特点如下：（1）每个DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则的双螺旋结构。脱氧核苷酸长链的两端是不同的，一端是脱氧核糖上羟基，另一端是磷酸基，而DNA分子两条长链的同一端，一个是磷酸基，另一个则是羟基，因而两条长链的方向是相反的。(2)DNA分子的外侧是脱氧核糖和磷酸交替连结构成的基本骨架，内侧是碱基对。(3)DNA分子两条链上的内侧碱基按照碱基互补配对原则(A配T，G配C)两两配对，通过氢键互相连结。

目的要求：通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。

材料用具：硬塑方框2个(长约10 cm或视两个通过氢键连接的脱氧核苷酸模型宽度而定，方框也可用其他硬质材料代替)，细铁丝两根(长约05 m或视制作的长链长度而定)，圆形塑料片(代表磷酸)若干、双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)若干、4种不同颜色的长方形塑料片(代表四种不同碱基)若干，这些塑料材料也可用其他材料如硬纸板、泡沫板、卡纸等代替。粗铁丝两根（长约10 cm或视两个通过氢键连接的脱氧核苷酸模型宽度而定）、订书器、订书钉。

方法步骤：

磷酸、脱氧核糖、碱基→脱氧核糖核苷酸→脱氧核糖核苷酸链→双螺旋结构

4个小组的一条脱氧核糖核苷酸链上的碱基排列顺序分别是：

①ATCGCCTA、②TAGCGGAT、③TAGGCGAT、④CATCAAGT

（设计目的：通过不同的小组组装出不同碱基排列顺序的DNA分子结构，然后进行比较，观察哪些小组之间组装出的DNA是一样的？这样可以加深学生对DNA多样性和特异性的理解。）

讨论：

1、以上四个小组组装出来的DNA结构一样吗？第一组的跟哪一组的会一样？为什么？

2、课后讨论题

八、教学反思

对于生物这样的学科，实验课是一个很重要的教学内容（其实物理和化学也一样）。但是在我们以往的工作和教学中，很少会有人关注实验课应该怎么上，也很少会对实验课进行集体备课（即使在网络上搜索也可能找不到有关实验课的教学设计之类的内容），所以一般来讲实验课都是教师自己随便备一下去上课，而实际上这样的实验课完全失去了这个课程设计的目的，并且很有可能实验课成了学生可以放松的地方，因为他们觉得没什么学习的负担，而且是一个可以打闹的场所，这样的话实验课的效果就更差了。

基于这样的思考，我觉得实验应该好好进行设计，像这节课，经过以上这样的教学设计之后，我觉得可以达到以下几个目的：Ⅰ、可以排除学生简单的按照模型说明书上的图示进行模仿，使他们能动手动脑相结合，符合新课程对教学行为的要求，教师真正起到了主导的作用，也真正体现出了学生的主体性；Ⅱ、经过几个小组组装出的不同的DNA的比较，可以发现第①组和第②组虽然看起来是碱基互补配对，但是真正一样的可能还有第①组和第③组，而且第①组和第②组有的时候组装出来后会不一样，因为要考虑磷酸的方向。Ⅲ、通过教师给出具体的要求，比如一条脱氧核糖核苷酸链上的碱基排列顺序，这样不仅可以加深学生对DNA多样性的理解，对于今后解决“某DNA含有100个碱基，这样的DNA可以有多少种？”会有更多的体会。同时，通过讲练结合，使知识落实的更加到位。因此，这节实验课经过这样的教学设计之后，更加符合新形势下新课改的要求，也更能体现新课标的精神。

那么对于实验课这样的教学设计确实可以达到很好的教学效果，那么对于教师又应该有什么样的要求呢？我个人认为，教师应该要做好以下几点：

一、 教师对于实验教学内容要有很好的把握和解读

如果教师自己没有很好的钻研教材，那么就不会发现这个实验在学生的实际操作中将会出什么样的问题，那也就不能预先对实验出现的问题做出很好的预案。这样的实验课的效果肯定要大打折扣。

二、 教师要有很好的课堂驾御能力

实验课不象一般的课，学生是在开放的情况下进行上课的，如果教师没有很好的课堂驾御能力，学生极有可能就是玩了一节课，什么都没有学到。另外，我们有很好的课堂驾御能力，才能使学生被我们引导，才能真正按照我们的引导来进行他们的探索，而不是胡乱的、没有程序的瞎搞。

三、 教师应该精心设计教学内容

为了能达到更好的教学效果，可能更多的时候我们不能直接照搬课本上的程序，因为课本是面向所有的学校的，而我们应该根据自己学校学生的实际情况，来设计符合我们自己学情的教学思路。

四、 同一节课也应该预设不同教学方案

由于学生的个体之间一定会存在差异，比如象这节课的设计，优秀的学生可能会很好的按照我们的设计思路来完成，在我们预设的道路上进行他们的探索，可能会真正加深他们对知识的理解和认识。但是也可能会有学生根本无法按照我们的要求来进行探索，所以对于这样的学生我们可以适当的降低难度，比如可以到他们的身边进行指导，甚至对于特别困难的学生，我们应该允许他们观看说明书上的图示，先进行模仿，再来进行组装。总之，我们应该对不同的学生提出不同的要求，对不同程度的学生给以不同的指导，不同程度的学生也给以不同程度的自由探索的空间，只有这样，才能真正实现我们实验课程设置的目的。

　说课是一种教学、教研改革的模式，说课活动可以有效地调动了教师投身教学改革，学习教育理论，钻研课堂教学的积极性，提高教师素质，培养造就研究型、学者型教师的最好途径之一。下面是我为大家整理的高中生物《DNA分子的结构》说课稿，欢迎参考!

高中生物《DNA分子的结构》说课稿

　一、说教材

　《DNA分子的结构》这一部分内容是第三章的重点内容之一。它既是对前面已学习的孟德尔遗传定律和减数分裂知识进一步的深化理解，也是整个遗传的基础。这一部分内容几乎是每年高考都有所涉及，所以学习好这一节显得很重要。通过科学的有效的学习，不但可以理解本节知识点还可以进一步加深高二学生对后面各章节知识的学习和理解奠定了基础。

　二、说学情

　对与高二年级的学生已经掌握核酸的元素组成，认识了有丝分裂、减数分裂和受精作用等生物学基础，掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成等相关知识，懂得DNA是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础。而且高中学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，他们的心智还不能有效控制其行为冲动，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，所以教师在学生探究的过程中要进行适当的引导。

　三、说教学目标

　知识与技能目标：

　1识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类;

　2DNA分子的平面结构和空间结构;

　3碱基互补配对原则。

　过程与方法目标：

　通过尝试DNA双螺旋结构模型的制作，初步知晓科学探究的基本方法(如模型建构法，学科知识的交叉应用)。

　情感态度价值观目标：

　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。

　四、教学重难点

　重点：理解DNA立体结构的主要特点。

　难点：分析DNA结构中的碱基数量关系及DNA分子的多样性。

　五、说教学方法

　我们都知道生物是一门培养人的实践能力的重要学科。因此，在教学过程中，不仅要使学生“知其然”，还要使学生“知其所以然”。考虑到我校高二学生的现状，我主要采取学生活动的教学方法，让学生真正的参与活动，而且在活动中得到认识和体验，产生践行的愿望。基于本节课内容的特点，我主要采用了以下的教学方法：观察法、讨论法、实验法、探究法、问答法等教学方法。

　六、说教学过程

　(一)导入新课(定向激趣，引入课题)

　我采用的是导入，课前投影：Flash、DNA三维动画结构、印度洋海啸事件及萨达姆的，如何确定人的身份并造势提问学生是否知道是什么。学生进行观察、比较、思考、讨论。从而引入今天的课题DNA分子的结构。

　设计意图：利用多媒体画面，学生自主参与，导入新课，有利于吸引学生的注意，能有效调动学生学习兴趣，激发学生兴奋点，唤起学生强烈求知欲。

　(二)新课教学

　1回顾DNA的基本化学组成知识

　教师向学生提问，并作出肯定和鼓励学生并播放课件，DNA化学元素组成基本单位结构等元素---小分子----大分子。

　设计意图：为后面学习新知识作铺垫。实现知识的正迁移，以达到推陈出新的目的。

　2回眸科学家的探究历程

　策划学生活动

　讨论1：上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法这对你理解生物科学的发展有什么启示

　讨论2：沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为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

　在教师引导下学生带着问题读课文了解两位科学家构建DNA双螺旋结构模型的故事。

　设计意图：引导学生分析过程，总结科学史中包含的科学方法、科学思想和科学精神。

　培养学生自主学习的能力，分析问题、解决问题的能力，发展综合思维能力。启迪学生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;研究小组成员在知识和背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣个激情。

　3DNA分子的平面和立体结构

　教师手拿学生制作的DNA模型并播放多媒体展示DNA分子的平面和立体结构

　学生参照并思考制作的DNA双螺旋结构模型是否正确

　设计意图：师生讨论，全班学生积极参与，从形象和意境方面切入DNA分子结构，增加感性认识。从多媒体画面上自我获取知识，培养学生的读图分析能力，运用知识的迁移能力，体现教学的直观性原则。图文互换，培养学生读图分析能力，空间思维能力，创新能力。

　4DNA分子结构的特点

　策划学生活动

　讨论3：DNA分子是由几条链组成的，它具有怎样的立体结构

　讨论4：DNA分子的主链是由什么组成的排列在什么位置

　讨论5：DNA分子中的碱基排列在哪里有什么规律吗

　学生思考讨论和归纳“DNA分子结构的特点”

　学生参照自制的DNA模型得出结论：

　(1)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。

　(2)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。

　(3)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。(碱基互补配对原则

　设计意图：归纳总结，帮助学生完成“由感性到理性、由具体到抽象、由生动的直观到形象的思维”的认知过程，以及符合教学过程中学生的认识规律，掌握知识与发展智力相统一规律，教师主导作用和学生主体作用相统一规律，也体现教学的直观性，启发性原则。

　5展示：制作DNA双螺旋结构模型

　师生共同得出制作模型的原则和要求

　学生参照并思考制作的DNA双螺旋结构模型是否正确

　设计意图：培养学生的动手制作能力，引导学生尝试科学的研究方法。

　(三)小结作业

　DNA的化学组成，DNA的结构和DNA的结构特点

　学生在教师指导下归纳总结