DNA分子双螺旋结构模型

王亚娣

摘 要：利用废弃物来制作生物模型，引发学生的好奇心，激发学生学习兴趣，通过制作过程使抽象知识具体化、直观化、形象化，从而达到真正理解和掌握DNA分子的结构和功能的效果。该模型使用方便，课堂使用时作用效果明显，可作为永久教具使用。

关键词：DNA分子 双螺旋结构 模型

中图分类号：Q753 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0009-01

DNA即脱氧核糖核酸（英文Deoxyribonucleic acid的缩写），又称去氧核糖核苷酸，是染色体的主要组成成分，同时也是组成基因的材料。有时被称为“遗传微粒”，因为在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一半复制传递到子代中，从而完成性状的传播。原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色单体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息；编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序；初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应。除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA，极少数为RNA。DNA分子双螺旋结构模型的分析与研究，以高中生物新课程标准的基本理念“提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系为出发点，培养理科综合能力，搞好教具制作”，既有利于教师教学工作的开展，弥补了学校实验器材的不足，又有利于学生动手能力、创新思维能力和探究能力的培养。从生活中取材，可以加强生物教学与实际生活的联系，也是实施素质教育的重要途径。

1 模型创新点分析

原来的教具或模型要么是平面结构的，要么是立体结构的，与以往教具相比，该DNA分子双螺旋结构模型不但使学生真实体会绝大多数生物的遗传物质DNA的基本单位、基本单位的三种化合物组成、磷酸二酯键的位置、DNA单链结构、DNA双链的平面结构，而且可以通过涡轮的调控将平面结构直接转为立体结构，体验科学探索发现的一般过程。通过观察本模型，使学生对DNA分子结构的认识由微观化变宏观化；由抽象化变形象化；由平面化变立体化，便于提高学生的学习兴趣，增强学生的记忆效果，从而使学生更好地从结构了解其功能。所选取的材料均便于长久保存和携带，非常适合班级教学。另外模型的牢固性，适用性强，还有物美价廉的特点。

2 模型作用分析

DNA分子双螺旋结构可由微观化变宏观化；由抽象化变形象化；由平面化变立体化，便于提高学生的学习兴趣，增强学生的记忆效果，从而使学生更好地从结构了解其功能。在模型选材过程中，学生们能够贴近生活，亲近自然，节能、环保意识显著提高。在模型制作的过程中，学生们的动手能力和创造性思维能力得到了提高，小组合作意识明显增强。

3 模型选材分析

3.1 废旧木家具——牢固性、永久性

选取木质家具的废料来做边框，使模型更牢固，便于课堂使用、携带和永久保存。

3.2 废弃项链珠——形象性、经济性

废弃项链珠能形象体现脱氧核糖的结构特点，并能将生活中的旧物品重新利用，可以变废为宝。

3.3 旧彩灯——经济性

选取生活废品旧彩灯作为磷酸，能够充分体现模型制作当中废物利用的原则。

4 制作过程分析

4.1 框架

将废旧木家具做成矩形框架，支撑整个DNA分子结构模型，并在底座上安装涡轮，可以将平面的结构转为立体结构。

4.2 基本骨架

4.2.1 脱氧核糖

将废弃项链珠填充脱氧核糖的内部，方便控制脱氧核糖的大小。

4.2.2 磷酸

用旧彩灯当做磷酸，生动形象，而且通过彩灯的闪烁可以激发学生的学习兴趣。

4.3 碱基对

用四种颜色的硬塑料板代表A、T、G、C四种含氮碱基，分别剪成碱基的形状，内部填充泡沫塑料，目的便于固定。用铜丝将嘌呤与嘧啶之间连接，连接的次数表示氢键的数量，把微观的知识形象化，从而让学生从结构上理解AT碱基之间是两个氢键，GC碱基之间是三个氢键。

5 使用案例分析

在学习必修1中“第二章第四节遗传信息的携带者—核酸”及必修2中“第三章第二节DNA的分子结构”、“第四章第一节基因指导蛋白质的合成”及“第二节基因对性状的控制”等内容时，我们都借助该教具从宏观角度展示了DNA分子的组成、结构、功能等，特别是对学习将DNA的平面结构转换为空间结构的思维转换，对教学起到了有效的辅助作用。同时在学习选修3“第一专题基因工程”内容时，利用该教具有效地模拟了基因工程的相关操作，对磷酸二酯键位置的理解及限制酶、DNA连接酶对磷酸二酯键的操作都有了直观的认识。

综上，该教具对辅助必修及选修教材的教学均起到了重要的作用。

6 结语

通过制作DNA分子双螺旋结构模型，学生们的动手实践能力大大增强，对以后能真正地将生物科学知识应用于生活实践，具有重要的现实意义和指导意义。而且教师可以启发学生思维，引导学生充分收集利用身边的废弃材料，尝试制作其他生物模型，这将有效地激发学生的好奇心和学习兴趣，使学生对生物课的热爱程度与日俱增，非常有利于日后的生物教学。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制订.普通高中生物课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2011.

[2] 朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书——生物（遗传与变异）[M].北京：人民教育出版社，2004.

[3] 张文韬.DNA双螺旋结构论文发表60周年[M].世界科学，2013.

[4] 李健，王吉文.“DNA的结构”一节的探究式教学[J].生物学教学，2011（12）：40-42.endprint