1、-1- 第2节 DNA的结构 -2- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 学 习 目 标 1.了解科学家构建DNA结构模型的研究历程,领悟模 型建构在研究中的应用,体会持之以恒的科学精神。 2.通过动手制作模型,培养观察能力、动手能力及空 间想象能力等,形成结构与功能观。 3.理解并掌握DNA的结构特点,掌握DNA有关的计算 规律。 -3- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.构建DNA双螺旋模型的科学家是沃森和克里克。 2.构建过程 -4- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主
2、预习 二、DNA的结构 1.DNA的结构层次 基本组成元素:C、H、O、N、P等 基本组成物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 基本组成单位:脱氧核苷酸(4种) DNA单链:脱氧核苷酸链 两条 DNA双链:DNA双螺旋结构 -5- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 2.DNA双螺旋结构的主要特点 (1)DNA由两条链组成,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结 构。 (2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架; 碱基排列在内侧。 (3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对具有一定 的规律:A一定与T配对,C一定与G配对,这种碱基之间
3、一一对应的 关系称为碱基互补配对原则。 -6- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 三、制作DNA双螺旋结构模型 -7- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 -8- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 预习反馈 1.判断正误。 (1)AT碱基对和GC碱基对具有相同的形状和直径,使DNA具有 稳定的直径。( ) (2)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也做出了巨 大的贡献。( ) (3)沃森和克里克构建了一个磷酸脱氧核糖骨架排在螺旋外部,碱 基排在螺旋内部的双链螺旋。( ) (4)D
4、NA中碱基数=磷酸数=核糖数。( ) (5)含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较差。( ) (6)双链DNA中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。( ) (7)DNA一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核 糖”相连。( ) -9- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 2.识图。 下图为DNA结构模式图,据图写出及a所代表结构的名称。 -10- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 磷酸(基团);脱氧核糖;胞嘧啶;胞嘧啶脱氧核苷酸;腺嘌 呤(A);鸟嘌呤(G);胞嘧啶(C);胸腺嘧啶(T);氢键;碱基 对;a.一条脱
5、氧核苷酸链的片段。 -11- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课前篇自主预习 3.(2020 辽宁大连检测)1962年沃森、克里克和威尔金斯三人因什 么成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖( ) A.通过细菌转化实验证明转化因子的存在 B.通过噬菌体侵染细菌的实验证明遗传物质是DNA C.DNA双螺旋结构模型 D.确定了基因存在于染色体上 答案:C 解析:选项中成果与科学家之间的对应如下:格里菲思通过肺炎链 球菌的体内转化实验,证明了转化因子的存在;赫尔希和蔡斯通过 噬菌体侵染细菌实验,证明了DNA是遗传物质;沃森、克里克和威 尔金斯因DNA的双螺旋结构,获得了诺贝尔生理学
6、或医学奖;摩尔 根通过果蝇杂交实验,证明了基因在染色体上。 -12- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 DNA的结构的结构 情境导引 分析DNA的结构层次图解,回答下列问题。 -13- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 1.DNA是由两条单链按照反向平行方式盘旋成的双螺旋结构,如何 理解“反向”的含义? 提示:DNA的每一条链都有两个末端,有游离的磷酸基团的一端称 作5-端,另一端有一个羟基(OH),称作3-端。DNA的这两条单链 走向是相反的,从双链的一端起始,一条链是5-端到3-
7、端的,另一条 链是从3-端到5-端的。 2.什么是碱基互补配对原则?哪种碱基对的数量对DNA分子结构的 稳定性影响更大? 提示:在DNA的内部,A总是与T配对,C总是与G配对,碱基之间这种 一一对应的关系,叫作碱基互补配对原则。由于A与T之间是两个 氢键,G与C之间是三个氢键,DNA中GC碱基对越多,结构越稳定。 -14- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 3.DNA若进行初步水解和彻底水解,则产物分别是什么? 提示:初步水解产物为4种脱氧核苷酸;彻底水解产物为磷酸、脱氧 核糖和4种含氮碱基(A、T、G、C)。 -15- 第2节 DNA的
8、结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 归纳提升 1.DNA的结构特点 (1)稳定性 DNA的两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构,其双螺旋 结构就是稳定性的原因之一。 DNA的基本骨架稳定不变,都是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的 结构。 DNA双螺旋结构的内侧是碱基对,碱基之间通过氢键互补配对, 这也是DNA的结构具有稳定性的原因之一。 -16- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 (2)多样性 DNA中虽然碱基互补配对的方式不变,但长链中碱基对的排列顺序 是千变万化的,这就构成了DNA的多样性。 (3
9、)特异性 每个特定的DNA都具有特定的碱基排列顺序,这种特定的碱基排列 顺序就构成了DNA的特异性。 DNA的多样性和特异性正是世界上各种生物之间、同种生物不同 个体之间性状表现千差万别的根本原因。因此,DNA可以起到鉴别 生物个体的作用。 -17- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 2.解读DNA结构模型的三个关键 (1)数量 关系 每个 DNA 片段中,游离的磷酸基团有 2 个 AT 碱基对间有两个氢键,GC 碱基对 间有三个氢键 脱氧核糖数 = 磷酸数 = 含氮碱基数 (2)位置 关系 单链中相邻碱基通过脱氧核糖磷酸脱 氧核糖连接
10、互补链中相邻碱基通过氢键相连 (3) 化学键 氢键:连接互补链中相邻碱基 磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧 核苷酸的脱氧核糖和磷酸 -18- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 方法技巧 利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA结构 -19- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 典例剖析 下图为DNA结构示意图,请回答问题。 -20- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 (1) (填“能”或“不能”)构成胞嘧啶脱氧核苷酸, (填序号
11、)中含有氮元素。 (2)在DNA的一条单链中,相邻的碱基是通过 连接的,有 个游离的磷酸基团。 (3)含17%腺嘌呤的DNA比含15%胞嘧啶的DNA耐热性 。 (4) (填序号)相间排列,构成了DNA的基本骨架,并且碱基 对之间通过氢键相连,说明了DNA具有 。 答案:(1)不能 (2)脱氧核糖磷酸脱氧核糖 1 (3)高 (4) 和 稳定性 -21- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 活学活练 1.下列关于DNA结构的叙述,正确的是( ) A.DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构 B.DNA中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一
12、个碱基 C.DNA两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D.DNA一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连 答案:C 解析:DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构,A项错 误;DNA中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖,且磷酸不与碱基 直接相连,B项错误;DNA一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖磷 酸脱氧核糖相连,D项错误。 -22- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 2.(2020 山东临沂检测)地球上的生物多种多样,不同生物的DNA不 同,每一种生物的DNA又具有特异性。决定DNA遗传特异性的是 ( ) A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱
13、氧核糖的排列特点 B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值 C.碱基互补配对的原则 D.碱基排列顺序 答案:D 解析:生物的遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中,所以说DNA 的遗传特异性取决于它的碱基排列顺序。 -23- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 DNA中的碱基数量关系中的碱基数量关系 情境导引 结合教材中DNA平面结构图,分析解决下列问题。 1.双链DNA中,嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系?其中A与T,C 与G数量关系呢? 提示:嘌呤碱基数=嘧啶碱基数。A=T;C=G。 2.如果DNA一条链H1中的(A+C)/(T+G)为m,那么互补链
14、H2中 (A+C)/(T+G)为多少?在整个DNA中,该比值是多少? 提示:1/m;1。 3.在双链DNA中,若某一条链中(A+T)/(G+C)=n,则在另一条链中 (A+T)/(G+C)的比值是多少?在整个DNA中(A+T)/(G+C)的比值是 多少? 提示:n;n。 -24- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 归纳提升 DNA中的碱基数量的计算规律 (1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。 (2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA中都相同,即若 在一条链中A+T G+C=m,则在互补链及整个 DNA 中
15、A+T G+C=m。 (3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个 DNA 中为 1,即若在 DNA 一条链中A+G T+C=a,则在其互补链中 A+G T+C = 1 ,而在 整个 DNA 中A+G T+C=1。 -25- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 知识总结双链DNA分子之间碱基比例的共性及特异性 (1)共性:A/T=T/A=1,G/C=C/G=1,(A+C)/(T+G)=(A+G)/(T+C)=1。不 因生物种类不同而不同。 (2)特异性:(A+T)/(C+G)的比值在不同DNA中是不同的,是DNA多 样性和特异性
16、的表现。 -26- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 一个DNA分子的一条链上,腺嘌呤比鸟嘌呤多40%,两者之和占 DNA碱基总数的24%,则该DNA分子的另一条链上,胸腺嘧啶占该 链碱基数目的( ) A.44% B.24% C.14% D.28% -27- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 答案:D 解析:(1)画出草图。(如下图) (2)依题意,列出等量关系: A1-G1 G1 =40%A1=1.4G1 而A1+G1 200% =24%A1+G1=48% 联合得 A1=28% (
17、3)依“等量代换”有 T2=A1=28%,即胸腺嘧啶占该链碱基数目的 28%。 -28- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 方法技巧 “三步法”解决DNA中有关碱基比例计算 第一步:搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA碱基的 比例,还是占DNA一条链上碱基的比例。 第二步:画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱 基。 第三步:根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 -29- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 活学活练 1.已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部
18、碱基总数的34%,其一 条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链 中,T和C分别占该链碱基总数的( ) A.34%和16% B.34%和18% C.16%和34% D.32%和18% -30- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 答案:A 解析:设该DNA分子的两条链分别为1链和2链,双链DNA中,G与C 之和占全部碱基总数的34%,则A+T占66%,又因为双链DNA中,互 补配对的两种碱基之和占整个DNA分子的比例与每条链中这两种 碱基之和所占的比例相同,因此A1+T1=66%,G1+C1=34%,又因为T1 与C
19、1分别占该链碱基总数的32%和18%,则A1=66%-32%=34%; G1=34%-18%=16%,根据DNA的碱基互补配对关系,所以 T2=A1=34%,C2=G1=16%。 -31- 第2节 DNA的结构 课前篇自主预习 课堂篇探究学习 课堂篇探究学习 探究点一 探究点二 2.(多选)(2020 山东青岛检测)在一个双链DNA中,碱基总数为m,腺 嘌呤数为n,则下列有关叙述正确的是( ) 脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m 碱基之间的氢键数为 (3m-2n)/2 一条链中A+T的数量为n G的数量为m-n A. B. C. D. 答案:ABC 解析:在该DNA中,A=T=n,一条链中的A1+T1与另一条链上的A2+T2 均等于n;在该DNA中,A=T,C=G,由此推出C=G=(m-2n)/2,又因为C与 G之间有3个氢键,A与T之间有2个氢键,故一共有氢键数为3(m- 2n)/2+2n=(3m-2n)/2。
