第2節(jié)DNA分子結(jié)構(gòu)第三章基因本質(zhì)第一篇教材同時(shí)導(dǎo)學(xué)篇第1頁(yè)一、知識(shí)準(zhǔn)備1．核酸包含脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)兩大類。2．DNA基本組成單位是脫氧核苷酸，脫氧核苷酸由磷酸、脫氧核糖和含氮堿基組成(以下列圖)。第2頁(yè)3．細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù)，是細(xì)胞代謝和遺傳控制中心。4．在絕大多數(shù)生物體細(xì)胞中，DNA由兩條脫氧核苷酸鏈組成。5．模型包含物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等。物理模型是以實(shí)物或圖片形式直觀表示認(rèn)識(shí)對(duì)象特征；概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物本質(zhì)特征模型；數(shù)學(xué)模型是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它性質(zhì)數(shù)學(xué)形式。二、課標(biāo)要求1．識(shí)記DNA分子化學(xué)組成。2．掌握DNA分子結(jié)構(gòu)。3．會(huì)進(jìn)行相關(guān)DNA分子中堿基含量計(jì)算。第3頁(yè)一、自主初探1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建(閱讀P47－48)(1)構(gòu)建者：美國(guó)生物學(xué)家_____和英國(guó)物理學(xué)家_______。(2)構(gòu)建過程沃森克里克第4頁(yè)2．新DNA模型特點(diǎn)A－T堿基對(duì)與G－C堿基對(duì)含有相同____________，這么組成DNA分子含有_________________。3．新DNA模型意義①能解釋A、T、G、C________關(guān)系；②能解釋__________________；③模型與__________________比較時(shí)，二者完全相符。4．DNA分子結(jié)構(gòu)(閱讀P49)圖為DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型圖。形狀和直徑穩(wěn)定直徑數(shù)量DNA復(fù)制X射線衍射照片第5頁(yè)第6頁(yè)(1)圖中各部分名稱：①________________；②____________；③_______；④___________________________；⑤_____________；⑥_____________；⑦_(dá)____________；⑧______________。(2)圖中能夠看出，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①DNA分子是由兩條鏈組成，這兩條鏈按__________方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。胸腺嘧啶(T)脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對(duì)腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)反向平行第7頁(yè)②DNA分子中____________________交替連接，排列在外側(cè)，組成基本骨架；________排列在內(nèi)側(cè)。③兩條鏈上堿基經(jīng)過________連接成堿基對(duì)。堿基配正確規(guī)律是：____與T配對(duì)，____與C配對(duì)。堿基之間這種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，叫做________________標(biāo)準(zhǔn)。A－T之間是____個(gè)氫鍵，G－C之間是____個(gè)氫鍵。脫氧核糖和磷酸堿基氫鍵AG堿基互補(bǔ)配對(duì)23第8頁(yè)探究一DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建二、疑問探究1．寫出脫氧核苷酸化學(xué)元素組成、結(jié)構(gòu)和種類。提醒脫氧核苷酸基本組成元素是C、H、O、N、P，每一分子脫氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮堿基和一分子脫氧核糖組成，因?yàn)閴A基不一樣，脫氧核苷酸有4種。2．依據(jù)沃森和克里克模型，你認(rèn)為DNA分子空間結(jié)構(gòu)是怎樣？提醒兩條鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。第9頁(yè)三、新知破解1．DNA分子結(jié)構(gòu)層次基本組成元素：C、H、O、N、P↓基本組成物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基↓基本組成單位：脫氧核苷酸(4種)↓DNA單鏈：脫氧核苷酸鏈↓DNA雙鏈↓空間結(jié)構(gòu)：DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)第10頁(yè)2．制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(1)制作原理DNA脫氧核苷酸雙鏈反向平行，磷酸與脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)。堿基排列在內(nèi)側(cè)，堿基對(duì)經(jīng)過氫鍵連接，堿基互補(bǔ)配對(duì)。(2)制作程序①使用各種材料分別“制作”若干個(gè)磷酸、脫氧核糖、堿基；將各種配件整合在一起，并連接成脫氧核苷酸鏈；連接兩條脫氧核苷酸鏈，拼成DNA分子平面結(jié)構(gòu)圖；再“旋轉(zhuǎn)”成雙螺旋結(jié)構(gòu)。②依據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)劃，對(duì)制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)模型不足加以修正。第11頁(yè)探究二DNA分子結(jié)構(gòu)二、疑問探究1．在一個(gè)雙鏈DNA分子中，脫氧核糖、磷酸和含氮堿基數(shù)量百分比關(guān)系怎樣？提醒脫氧核糖∶磷酸∶堿基＝1∶1∶1。2．雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基數(shù)與嘧啶堿基數(shù)有什么關(guān)系？提醒嘌呤堿基數(shù)＝嘧啶堿基數(shù)。3．在DNA分子一條鏈中，相鄰兩個(gè)脫氧核苷酸是怎樣連接？提醒經(jīng)過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”之間形成磷酸二酯鍵形式連接。第12頁(yè)三、新知破解1．DNA分子空間結(jié)構(gòu)分類主鏈內(nèi)側(cè)組成方式磷酸和脫氧核糖交替連接，兩條主鏈呈反向平行，有規(guī)則盤旋成雙螺旋主鏈上對(duì)應(yīng)堿基以氫鍵連接成對(duì)，對(duì)應(yīng)堿基之間互補(bǔ)(A－T，G－C)配對(duì)，堿基平面之間平行動(dòng)態(tài)改變相對(duì)穩(wěn)定堿基比率和堿基序列可變第13頁(yè)模型圖解第14頁(yè)第15頁(yè)(3)堿基互補(bǔ)配正確相關(guān)計(jì)算①基本標(biāo)準(zhǔn)a．腺嘌呤與胸腺嘧啶相等，鳥嘌呤與胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等，即A＋G＝T＋C＝1/2。b．一條鏈中A和另一條鏈中T相等，可記為A1＝T2，一樣：T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。第16頁(yè)第17頁(yè)3．DNA分子特征(1)多樣性：DNA分子中共有4種類型堿基對(duì)，若某個(gè)DNA分子含有n個(gè)堿基對(duì)，則DNA分子可有4n種堿基對(duì)排列方式。(2)特異性：每種DNA分子都有區(qū)分于其它DNA分子特定堿基排列次序。(3)穩(wěn)定性：①DNA分子由兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋成粗細(xì)均勻、螺距相等規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)。②DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，組成基本骨架。③DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)中間為堿基對(duì)，堿基之間形成氫鍵，從而維持雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。④DNA分子之間對(duì)應(yīng)堿基嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配對(duì)。第18頁(yè)考向一DNA分子結(jié)構(gòu)[例1]如圖為DNA分子平面結(jié)構(gòu)，虛線表示堿基間氫鍵。請(qǐng)據(jù)圖回答以下問題：第19頁(yè)(1)從主鏈上看，兩條單鏈________平行；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈______________。(2)________和________相間排列，組成了DNA分子基本骨架。(3)圖中有________種堿基，________種堿基對(duì)。(4)含有200個(gè)堿基某DNA片段中堿基間氫鍵共有260個(gè)。請(qǐng)回答：①該DNA片段中共有腺嘌呤________個(gè)，C和G組成堿基對(duì)共________對(duì)。②在DNA分子穩(wěn)定性比較中，________堿基正確百分比越高，DNA分子穩(wěn)定性越高。第20頁(yè)[思緒點(diǎn)撥]第21頁(yè)解析

(1)從主鏈上看，兩條單鏈?zhǔn)欠聪蚱叫?；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈遵照堿基互補(bǔ)配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。(2)脫氧核糖與磷酸交替連接排列在外側(cè)，組成DNA分子基本骨架。(3)圖中包括到4種堿基，4種堿基之間配對(duì)方式有兩種，但堿基正確種類有4種，即A—T、T—A、G—C、C—G。(4)假設(shè)該DNA片段只有A、T兩種堿基，則200個(gè)堿基，100個(gè)堿基對(duì)，含有200個(gè)氫鍵，而實(shí)際上有260個(gè)氫鍵，即G—C或C—G堿基對(duì)共60個(gè)，所以該DNA中腺嘌呤數(shù)為：(200－2×60)/2＝40個(gè)。C和G共60對(duì)，因?yàn)镚與C之間有三個(gè)氫鍵，A與T之間有兩個(gè)氫鍵，所以，G與C組成堿基正確百分比越高，DNA分子穩(wěn)定性越高。答案(1)反向堿基互補(bǔ)配對(duì)(2)脫氧核糖磷酸(3)4

4

(4)①40

60

②G與C第22頁(yè)【方法規(guī)律】1．判斷DNA分子結(jié)構(gòu)正誤(1)外側(cè)鏈成鍵位置是否正確，正確成鍵位置在一分子脫氧核苷酸5號(hào)碳原子上磷酸基與相鄰核苷酸3號(hào)碳原子之間；(2)外側(cè)鏈?zhǔn)欠穹聪蚱叫校?3)內(nèi)側(cè)鏈堿基之間配對(duì)是否遵照堿基互補(bǔ)配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。2．核酸種類(1)若含T，A≠T或嘌呤≠嘧啶，則為單鏈DNA。因?yàn)殡p鏈DNA分子中A＝T，G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。(2)若嘌呤≠嘧啶，必定不是雙鏈DNA(可能為單鏈DNA，也可能為RNA)。但若是細(xì)胞中全部核酸嘌呤≠嘧啶

，則可能現(xiàn)有雙鏈DNA又有RNA.第23頁(yè)考向二堿基互補(bǔ)配正確相關(guān)計(jì)算[例2]某雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基54%。其中α鏈上堿基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，則β鏈中腺嘌呤占該鏈上全部堿基百分比和β鏈中胞嘧啶占整個(gè)DNA分子中全部堿基百分比分別為(

)A．24%、13%

B．23%、27%C．48%、26%D．22%、28%[思緒點(diǎn)撥]第24頁(yè)答案A第25頁(yè)【方法規(guī)律】

解答這類問題思緒(1)搞清題干已知堿基數(shù)量關(guān)系。(2)分析需求堿基與已知堿基之間關(guān)系。(3)依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)及其推論進(jìn)行解答。第26頁(yè)1．DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)：(1)兩條鏈反向平行；(2)脫氧核糖和磷酸交替連接，排列于外側(cè)，組成基本骨架；(3)堿基經(jīng)過氫鍵連接成堿基對(duì)，排列在內(nèi)側(cè)。2．堿基互補(bǔ)配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)：A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)。第27頁(yè)3．雙鏈DNA分子中數(shù)量關(guān)系(1)嘌呤堿基數(shù)＝嘧啶堿基數(shù)，即A＋G＝T＋C，A＝T，G＝C。(2)能互補(bǔ)配正確兩堿基之和所占百分比在DNA任何一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等。(3)不能互補(bǔ)兩堿基所占之和所占百分比在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，整個(gè)DNA分子中，兩不能配對(duì)堿基之和與另兩不能配對(duì)堿基之和之比等于1。4．在DNA分子中，含G－C堿基對(duì)越多DNA分子相對(duì)越穩(wěn)定。第28頁(yè)1．以下關(guān)于核酸敘述中，正確是(

)A．DNA和RNA中五碳糖相同B．組成DNA與ATP元素種類不一樣C．T2噬菌體遺傳信息貯存在RNA中D．雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)D

[DNA含五碳糖是脫氧核糖，RNA含五碳糖是核糖；組成DNA和ATP元素種類都是C、H、O、N、P；T2噬菌體遺傳信息貯存在DNA中；DNA中A與T配對(duì)、G與C配對(duì)，故雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)。]第29頁(yè)2．在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，各“部件”之間需要連接。下列圖中連接錯(cuò)誤是(

)B

[同一條脫氧核苷酸鏈中，相鄰脫氧核苷酸之間連接是經(jīng)過脫氧核糖上3號(hào)碳原子上羥基與另一個(gè)脫氧核苷酸5號(hào)碳原子上磷酸基團(tuán)之間脫水聚合連接而成。]第30頁(yè)3．下面為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，對(duì)該圖正確描述是(

)第31頁(yè)A．②和③相間排列，組成了DNA分子基本骨架B．①②③組成胞嘧啶脫氧核苷酸C．④占百分比越大，DNA分子越穩(wěn)定D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、TD

[DNA分子基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；胞嘧啶脫氧核苷酸由②③⑨組成，B項(xiàng)錯(cuò)誤；④是A與T之間氫鍵，G、C對(duì)含量越多，DNA分子越穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，⑤、⑥、⑦、⑧依次代表A、G、C、T，D項(xiàng)正確。]第32頁(yè)第33頁(yè)5．分析四個(gè)雙鏈DNA樣品分別得到以下資料：哪兩個(gè)樣品最可能取自同一生物個(gè)體(

)種類樣品1樣品2樣品3樣品4堿基含量15%C12%G35%T28%A第34頁(yè)