1、第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)第一頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。課標(biāo)定位1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建分析科學(xué)家探索DNA結(jié)構(gòu)的歷程,學(xué)習(xí)科學(xué)家探索求真的科學(xué)精神。2.DNA的結(jié)構(gòu)通過觀察DNA的結(jié)構(gòu)模式圖和制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,掌握DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點。第二頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。素養(yǎng)闡釋1.基于對DNA結(jié)構(gòu)特點的理解,進一步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。2.通過學(xué)習(xí)科學(xué)家探索DNA結(jié)構(gòu)的歷程,認(rèn)同科學(xué)探究是一個不斷深化的過程;認(rèn)識到科學(xué)家探索求真的科學(xué)精神以及交流合作、技術(shù)進步、多學(xué)科交叉滲透等,對于科學(xué)的發(fā)展都具有重要作用。第三頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。 自

2、主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)第四頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.模型構(gòu)建者是美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克, DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的揭示是劃時代的偉大發(fā)現(xiàn),在生物學(xué)的發(fā)展中具有里程碑式的意義。第五頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。2.DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程 第六頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。二、DNA的結(jié)構(gòu)1.DNA分子的基本組成單位脫氧核苷酸(1)結(jié)構(gòu)模式圖(2)堿基:A(腺嘌呤)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。(3)種類:腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸。第七頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分

3、。2.雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(1)DNA是由兩條單鏈組成的,這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)。(3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。堿基配對的規(guī)律:A與T配對,G與C配對。堿基之間的這種一一對應(yīng)的關(guān)系,叫作堿基互補配對原則。第八頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分?！绢A(yù)習(xí)檢測】 1.判斷正誤。(1)沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)是DNA的X射線衍射圖譜。()(2)DNA的基本骨架由磷酸和核糖交替連接而成,且分布于外側(cè)。()(3)雙鏈DNA分子中一條鏈上的磷酸與脫氧核糖是通過氫鍵連接的。()(4

4、)A與T之間和G與C之間的氫鍵數(shù)量相等。()第九頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。(5)DNA的兩條脫氧核苷酸鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。()(6)嘌呤只能和嘧啶發(fā)生堿基互補配對。()(7)雙鏈DNA分子中嘌呤和嘧啶的數(shù)量相等。()第十頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。2.DNA酶能使DNA初步水解,可以得到()A.磷酸,核糖,A、G、C、U 4種堿基B.磷酸,脫氧核糖,A、T、C、G 4種堿基C.4種脫氧核苷酸D.4種核糖核苷酸答案:C解析:DNA初步水解為組成它的基本單位,即4種脫氧核苷酸。第十一頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。 合作探究釋疑解惑知識點一知識點二第十二頁

5、，編輯于星期五：二十三點 五十二分。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建及DNA的結(jié)構(gòu)1.沃森和克里克在構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型的過程中利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果?提示:(1)英國生物物理學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜。(2)奧地利生物化學(xué)家查哥夫提供的信息:在DNA中,腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量;鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。第十三頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。問題引領(lǐng)2.下圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖,請據(jù)圖回答下列問題。第十四頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。(1)DNA的基本單位是。4種基本單位的區(qū)別主要體現(xiàn)在上。答案:脫氧核苷酸堿基的種類(2)寫出圖中的

6、名稱。,。答案:堿基對脫氧核苷酸鏈脫氧核糖磷酸腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤氫鍵第十五頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。(3)為什么“GC堿基對”的含量越多,DNA越耐高溫?提示:GC堿基對之間有3個氫鍵,而AT堿基對之間有2個氫鍵,所以含“GC堿基對”越多的DNA,其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,越不容易被高溫破壞。第十六頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。歸納提升1.DNA分子結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”第十七頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。2. 借助示意圖辨析DNA分子的結(jié)構(gòu)圖1 圖2 第十八頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。(1)由圖1可解讀出以下信息。 (2)圖2是圖1的簡化形式,a表示氫鍵。

7、第十九頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。3.有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的2個注意事項(1)并非所有的DNA分子都是雙鏈結(jié)構(gòu),有的DNA分子為單鏈結(jié)構(gòu)。(2)原核細(xì)胞及真核細(xì)胞細(xì)胞器中的DNA分子為雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。第二十頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。4.DNA指紋圖譜的獲得及該技術(shù)的應(yīng)用(1)應(yīng)用DNA指紋技術(shù),首先需要用合適的酶將待檢測的樣品DNA切成片段,然后用電泳的方法將這些片段按大小分開,再經(jīng)過一系列步驟,最后形成DNA指紋圖。(2)由于每個人的DNA指紋圖是獨一無二的,所以我們可以通過分析指紋圖的吻合程度來確認(rèn)身份。因而此技術(shù)被廣泛應(yīng)用于刑偵領(lǐng)域、親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。第二十一

8、頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。典型例題下圖表示某DNA片段,下列有關(guān)該圖的敘述,正確的是()A.相間排列,構(gòu)成DNA分子的基本骨架B.的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸C.既容易斷裂又容易生成,所以DNA的穩(wěn)定性與之無關(guān)D.該DNA片段有2種堿基配對方式,4種脫氧核苷酸答案:D 第二十二頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。解析:磷酸、脫氧核糖交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架。磷酸并不能與組成一個脫氧核苷酸。DNA的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān),氫鍵越多,DNA分子越穩(wěn)定。該DNA片段有2種堿基配對方式(A與T配對、C與G配對),4種脫氧核苷酸(腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧

9、啶脫氧核苷酸)。第二十三頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。【變式訓(xùn)練】 1.DNA分子的平面結(jié)構(gòu)很像一架“梯子”,那么組成這架“梯子”的“扶手”、“扶手”之間的“階梯”、連接“階梯”的化學(xué)鍵以及遵循的原則依次是()磷酸和脫氧核糖交替連接形成的長鏈氫鍵堿基對堿基互補配對A.B.C.D.答案:B第二十四頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。解析:“梯子”的“扶手”指DNA的基本骨架,即磷酸和脫氧核糖交替連接形成的長鏈;排列在內(nèi)側(cè)的堿基對相當(dāng)于“階梯”;連接“階梯”的化學(xué)鍵是氫鍵;堿基間的配對遵循堿基互補配對原則,即A與T配對,G與C配對。第二十五頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。2.下列示

10、意圖能正確表示DNA片段的是()答案:D 第二十六頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。解析:DNA中存在T,不存在U,可排除A項。DNA分子的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?而B項是同向的(依據(jù)兩條鏈中的脫氧核糖分析)。A與T之間有2個氫鍵,G與C之間有3個氫鍵,可排除C項。第二十七頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。與DNA結(jié)構(gòu)相關(guān)的計算問題引領(lǐng)結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點回答下列問題。1.為什么DNA中嘌呤和嘧啶的數(shù)量相等?提示:在DNA中,A一定與T配對,G一定與C配對,所以A=T, G=C,A+G=T+C。第二十八頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。2.(A+T)或(G+C)在整個雙鏈DN

11、A分子中所占的比例與在每一條單鏈中所占的比例相等嗎?為什么?提示:相等。設(shè)在雙鏈DNA分子的一條單鏈中A、T的數(shù)目分別為a、b,所有堿基的數(shù)目之和為n;由于A與T配對,所以在另一條單鏈中,A、T的數(shù)目分別為b、a,在整個雙鏈DNA分子中,A、T的數(shù)目分別為(a+b)、(a+b)。由上述分析可知,在雙鏈DNA分子中,(A+T)所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都是(a+b)/n。同理可知,(G+C)在整個DNA分子中所占的比例與在每一條單鏈中所占的比例相等。第二十九頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。3.如果一條單鏈中(A+G)/(T+C)=m,則其互補鏈中(A+G)/(T+C)的值是多少

12、?提示:雙鏈DNA分子的一條鏈中(A+G)/(T+C)=m,因為A與T配對,G與C配對,所以其互補鏈中(T+C)/(A+G)=m,即(A+G)/(T+C)=1/m。4.若某雙鏈DNA分子中有n個堿基對,則該DNA分子可有多少種排列方式?提示:4n種。第三十頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。歸納提升DNA分子中堿基數(shù)量的計算規(guī)律(1)在雙鏈DNA分子中,嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等,即A+G=T+C。(2)“互補堿基之和”的比例在任意一條鏈及整個雙鏈DNA分子中都相同,即若在一條鏈中(A+T)/(G+C)=m,則在互補鏈及整個DNA分子中(A+T)/(G+C)=m。(此比值在不同DNA分子中具有特

13、異性)第三十一頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。(3)非互補堿基之和的比例在兩條互補鏈中互為倒數(shù),在整個DNA分子中為1,即若在DNA一條鏈中(A+G)/(T+C)或(A+C)/(T+G)=a,則在其互補鏈中該比值為1/a,而在整個DNA分子中該比值為1。(此比值在不同雙鏈DNA分子中無特異性,恒為1)第三十二頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。典型例題DNA分子的穩(wěn)定性與堿基對之間的氫鍵數(shù)目有關(guān)。下列關(guān)于生物體內(nèi)DNA分子中(A+T)/(G+C)與(A+C)/(T+G)兩個比值的敘述,正確的是()A.堿基序列不同的雙鏈DNA分子,后一比值不同B.前一個比值越大,雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越

14、高C.當(dāng)兩個比值相同時,可判斷這個DNA分子是雙鏈D.前一比值在整個雙鏈DNA分子及其每一條單鏈中都相等答案:D第三十三頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。解析:雙鏈DNA分子中A=T,G=C,A與T之間有2個氫鍵,G與C之間有3個氫鍵。堿基序列不同的雙鏈DNA分子,前一比值不同,后一比值相同。前一個比值越小,雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高。當(dāng)兩個比值相同時,這個DNA分子可能是單鏈,也可能是雙鏈。第三十四頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分?！咀兪接?xùn)練】 1.某雙鏈DNA分子中(A+T)占整個DNA分子堿基總數(shù)的44%,其中一條鏈(a鏈)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%,那么,對應(yīng)的另一條互補鏈(

15、b鏈)上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是()A.35%B.29%C.28%D.21%答案:A第三十五頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。解析:某雙鏈DNA分子中(A+T)占整個DNA分子堿基總數(shù)的44%,則任意一條鏈中(A+T)占該鏈堿基總數(shù)的44%。(A+T)占a鏈堿基總數(shù)的44%,G占a鏈堿基總數(shù)的21%,所以C占a鏈堿基總數(shù)的35%。b鏈上的G與a鏈上的C配對,所以G占b鏈堿基總數(shù)的35%。第三十六頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。2.某雙鏈DNA分子中含有200個堿基對,其中一條鏈上ATGC=1234。下列有關(guān)該DNA分子的敘述,正確的是()A.含有4個游離的磷酸基團B.含有腺嘌呤脫氧

16、核苷酸30個C.4種含氮堿基ATGC=3377D.堿基排列方式共有4200種答案:C第三十七頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。解析:每條單鏈各有1個游離的磷酸基團,所以雙鏈DNA分子應(yīng)該有2個游離的磷酸基團。計算堿基數(shù)目時,需要注意所給堿基總數(shù)為個數(shù)還是對數(shù)。該DNA分子中含有200個堿基對,一條鏈上ATGC=1234,根據(jù)雙鏈中(A+T)所占的比例=單鏈中(A+T)所占的比例可知,雙鏈DNA分子中(A+T)占3/10,再根據(jù)A=T可知,A和T各占3/20,故腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為2002(3/20)=60(個)。雙鏈中A和T分別占3/20,則C和G分別占7/20,故ATGC=3377。

17、在堿基比例不確定的情況下,堿基排列方式共有4n種,n為堿基對數(shù),即共有4200種,而該DNA分子堿基比例已確定,故排列方式小于4200種。第三十八頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。素 養(yǎng) 提 升第三十九頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時應(yīng)注意的問題(1)嚴(yán)格按照實驗操作程序,按結(jié)構(gòu)層次從小到大,從簡單到復(fù)雜依次完成。(2)制作磷酸、脫氧核糖和含氮堿基的模型時,注意各分子的大小比例。(3)制作含氮堿基的模型時,要注意2點。腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的一端應(yīng)剪成相互吻合的形狀。同理,鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的一端應(yīng)剪成另一種吻合的形狀。這兩種堿基對模型的長度應(yīng)相等,以保證DNA分子中兩條平行鏈之間的距離相等。第四十頁，編輯于星期五：二十三點 五十二分。(4)制作脫氧核苷酸長鏈模型時,要注意3點。兩條長鏈中核苷酸的個數(shù)必須相同。兩條長鏈并排時,必須保證堿基之間能