谈运用计算机技术制作DNA双螺旋结构模型

沈红梅

生物教材必修二《遗传与进化》第四章第二节“DNA分子的结构和复制”中安排了学生实验——制作DNA双螺旋结构模型，该实验目的是通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。关于实验所用材料，教材中列举了一些实物，如：硬塑方框、细铁丝、塑料片、钉书针等。但笔者结合高二学生所学信息技术，安排了学生用计算机技术制作DNA双螺旋结构模型，主要是运用Flash软件来制作。下面具体谈一下实验过程。

1 DNA平面结构模型制作过程

在课前运用Flash4.0软件工具栏中的工具分别制作成球形磷酸、五边形脱氧核糖、四种不同颜色形状的碱基方块，将它们生成符号，属性定为图形，命名为磷酸、脱氧核糖、碱基A、碱基T、碱基C、碱基G，如图1所示：

然后再调出以上符号，排列形成一条脱氧核苷酸短链和DNA分子平面结构片段。同样将它生成符号，属性定为图形，分别命名为短链和DNA片段。以上符号的图形可以作为排列成DNA分子平面结构的材料，由于图形已经分别生成了符号，可以反复调用。在多媒体教室，教师将提供的原料（以上图形符号）以Flash文件形式发送到学生主机上。其中符号脱氧核苷酸短链和DNA片段，作为教师提供给学生的范例，学生可以多次调用符号库中的磷酸图形、脱氧核糖图形、4种碱基图形，并利用所学Flash软件的基本技术将它们分别组装成不同碱基数目和顺序的脱氧核苷酸链，最后形成如符号库中教师所提供的DNA分子平面结构片段。

2 DNA立体结构模型制作过程

DNA立体结构主要是突出DNA分子的双螺旋结构，即脱氧核糖和磷酸交替构成的两条链形成螺旋结构。同时两条链之间形成碱基互补配对。做成螺旋片段，如图2所示。

同样将它生成符号，属性定为图形，命名为螺旋片段。接着教师利用生成的螺旋片段符号，为学生提供一个DNA双螺旋的范例，如图3所示。

也将图形生成符号，命名为DNA螺旋片段。学生就可以通过符号库调用，作为利用螺旋片段符号合成DNA双螺旋的参考，再利用符号库中的碱基图形，将两条链之间的碱基对补充上去，形成完整的DNA双螺旋结构。然后选择菜单Control中的TestMove将图形放大。这样，学生的实验操作过程就完成了。

3 学生分析和教师的引导

学生在用计算机做好DNA平面结构和立体结构后，对照图形，教师有目的地引导学生分析以下几个问题：

（1） 回忆DNA片面结构和立体结构是如何一步一步做成的。

（2） 相互比较所做成的DNA分子中的碱基数量和顺序差别（教师在实验过程中没有具体要求），分析：这些差别意味着什么？DNA是如何储存遗传信息的？

（3） DNA立体构型是怎样的？每个脱氧核苷酸之间在什么部位相互连接成长链的？

（4） DNA分子两条链的方向是怎样的？

由于学生制作的DNA图形直观、形象，可以随意移动、组合、放大、修改，再加上计算机的交互性，教师可随时调用学生所做的范例进行分析，所以学生很容易回答上述问题，从而加深了对DNA分子结构特点的了解。

教师可以进一步提示：作为遗传物质，应该能够精确地复制自己，DNA是如何复制自己的？并要求学生课后运用本节课制作成的DNA分子模型进行模拟复制，下节课带着作品进入课堂。这样就为下节课“DNA的复制”的学习作了铺垫。

总的来说，运用计算机技术进行实验，有利于学生用所学知识来解决问题，发挥了学生的主体性，学生对学习充满了兴趣，使生物学教学与计算机教学很好的结合起来了。