關于高中生物必修二第三章基因本質課程標準概述DNA分子結構的主要特點。學習目標1．概述DNA分子結構的主要特點。2．制作DNA分子雙螺旋結構模型。3．討論DNA雙螺旋結構模型的構建歷程。第2頁,共49頁，星期六，2024年，5月我們身邊的生物坐落于北京中關村高科技園區(qū)的DNA雕塑，以簡潔而獨特的雙螺旋造型吸引著過往的行人，但很少有人去注意它的旋轉方向是順時針還是逆時針。同樣是一座以DNA雙螺旋結構為基礎設計的雕塑，卻因旋轉方向的問題，曾引發(fā)一起北京世紀盛典文化藝術交流有限公司起訴北京大學的雕塑合同糾紛案件。案件是由于DNA空間結構的旋轉方向問題引起的，那DNA到底有什么樣的化學組成和空間結構呢？第3頁,共49頁，星期六，2024年，5月第4頁,共49頁，星期六，2024年，5月一、DNA雙螺旋結構模型的構建1．模型名稱：________________________模型。2．構建者：美國生物學家________和英國物理學家________。3．構建依據(1)DNA分子是以4種________為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有____________四種堿基。(2)威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜表明DNA分子呈________結構。第5頁,共49頁，星期六，2024年，5月(3)查哥夫測定DNA的分子組成，發(fā)現________的量總是等于________的量；________的量總是等于________的量。第6頁,共49頁，星期六，2024年，5月二、DNA分子的結構1．DNA分子雙螺旋結構的主要特點(1)DNA分子是由________條鏈組成的，這兩條鏈按__________________盤旋成雙螺旋結構。(2)DNA分子中的________和________交替連接，排列在________側，構成基本骨架；堿基排列在________側。(3)兩條鏈上的堿基通過________連接成________，并且按________原則配對。A一定與________配對，G一定與________配對。第7頁,共49頁，星期六，2024年，5月2．堿基互補配對原則________________________，叫做堿基互補配對原則。3．DNA分子的特性(1)________：脫氧核糖與磷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變。(2)________：堿基對的排列順序各異。(3)________：每個DNA都有自己特定的堿基對排列順序。第8頁,共49頁，星期六，2024年，5月4．規(guī)律(1)在兩條互補鏈中，________的比例互為倒數關系。(2)在整個DNA分子中，嘌呤堿基之和＝________之和。(3)整個DNA分子中，________與分子內每一條鏈上的該比例相同。第9頁,共49頁，星期六，2024年，5月第10頁,共49頁，星期六，2024年，5月第11頁,共49頁，星期六，2024年，5月一、DNA雙螺旋結構模型的構建1．構建者：美國生物學家沃森和英國物理學家克里克。2．構建依據(1)DNA由6種小分子組成：脫氧核糖、磷酸和4種堿基(A、G、T、C)，這些小分子組成了4種脫氧核苷酸，再由4種脫氧核苷酸組成兩條脫氧核苷酸長鏈，進而構成DNA。第12頁,共49頁，星期六，2024年，5月(2)威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜表明DNA呈螺旋結構。(3)查哥夫測定DNA的分子組成，發(fā)現在不同物種中4種堿基的含量不同，但是A和T的含量總是相等，G和C的含量也相等。第13頁,共49頁，星期六，2024年，5月3．構建過程(1)沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋結構。(2)構建多種不同的雙螺旋和三螺旋結構模型，在不斷的研究中不斷地拋棄和重建DNA模型。(3)構建堿基對A－T、G－C互補配對的雙螺旋模型，能夠解釋A、G、T、C的數量關系，也能解釋DNA的復制，并與拍攝的X衍射照片相符。第14頁,共49頁，星期六，2024年，5月例1下列關于威爾金斯、沃森和克里克、富蘭克林、查哥夫等人在DNA分子結構構建方面的突出貢獻的說法中，正確的是 (

)A．威爾金斯和富蘭克林提供了DNA分子的電子顯微鏡圖像B．沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結構模型C．查哥夫提出了A與T配對、C與G配對的正確關系D．富蘭克林和查哥夫發(fā)現A量等于T量、C量等于G量第15頁,共49頁，星期六，2024年，5月[解析]

在DNA分子結構構建方面，威爾金斯和富蘭克林提供了DNA的衍射圖譜；查哥夫發(fā)現了A量等于T量、C量等于G量。沃森和克里克在以上基礎上提出了DNA分子的雙螺旋結構。[答案]

B第16頁,共49頁，星期六，2024年，5月

變式1下圖是一個DNA分子的片段，從圖中不能得到的信息是(

)A．DNA是雙螺旋結構B．堿基嚴格互補配對C．嘌呤數等于嘧啶數D．兩條脫氧核苷酸鏈反向平行第17頁,共49頁，星期六，2024年，5月解析：題圖為DNA分子的立體結構模式圖，磷酸與脫氧核糖交替排列的側鏈沒有體現方向性。答案：D第18頁,共49頁，星期六，2024年，5月二、DNA分子的結構1．化學組成(1)基本組成元素：C、H、O、N、P5種元素。(2)基本組成單位：4種脫氧核苷酸。①每分子脫氧核苷酸的構成：第19頁,共49頁，星期六，2024年，5月三者之間連接如圖：②脫氧核苷酸的種類：腺嘌呤(A)脫氧核苷酸鳥嘌呤(G)脫氧核苷酸胞嘧啶(C)脫氧核苷酸胸腺嘧啶(T)脫氧核苷酸第20頁,共49頁，星期六，2024年，5月2．平面結構第21頁,共49頁，星期六，2024年，5月(1)一條脫氧核苷酸鏈：由一分子脫氧核苷酸中脫氧核糖上的3號碳原子與另一分子脫氧核苷酸中的磷酸通過形成化學鍵(3,5—磷酸二酯鍵)相連接。如右圖：(2)兩鏈之間的堿基對：A一定與T配對，兩堿基間形成兩個氫鍵；G一定與C配對，兩堿基間形成三個氫鍵。如下圖所示：第22頁,共49頁，星期六，2024年，5月3．立體結構——規(guī)則的雙螺旋結構兩條長鏈反向平行盤旋形成規(guī)則的雙螺旋結構：(1)兩條鏈反向平行；(2)脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在外側；(3)堿基排列在內側，且遵循堿基互補配對原則。如圖：第23頁,共49頁，星期六，2024年，5月例2在DNA雙螺旋鏈中，已查明某一脫氧核苷酸對中有一個胸腺嘧啶，則該脫氧核苷酸對中還有(

)A．一個磷酸、一個脫氧核糖和一個鳥嘌呤B．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和兩個腺嘌呤C．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個腺嘌呤D．三個磷酸、三個脫氧核糖和三個鳥嘌呤第24頁,共49頁，星期六，2024年，5月[解析]

一個脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成的，因為組成脫氧核苷酸的含氮堿基只有A、T、G、C四種，所以脫氧核苷酸只有四種。在組成DNA的雙螺旋結構時，兩個脫氧核苷酸分子的堿基通過氫鍵，按照堿基互補配對原則(A－T，G－C)形成脫氧核苷酸對，DNA雙螺旋鏈的局部如上圖所示。故選C。[答案]

C第25頁,共49頁，星期六，2024年，5月變式2下面關于DNA分子結構的敘述正確的是(

)A．DNA分子的任一條鏈中A＝T，G＝CB．每個堿基分子上均連接著一個磷酸和一個脫氧核糖C．每個磷酸分子都直接和兩個脫氧核糖相連D．DNA分子兩條鏈上的A與T通過氫鍵連接第26頁,共49頁，星期六，2024年，5月解析：本題運用DNA分子雙螺旋結構的相關知識，考查學生的理解能力。解答本題時應先明確：①DNA是規(guī)則的雙螺旋結構；②在DNA分子外側，磷酸和脫氧核糖交替連接；③在DNA分子內側，堿基A與T、G與C通過氫鍵相連，構成堿基對。然后逐項分析如下：在DNA分子中，堿基遵循互補配對原則，即A＝T，G＝C，但是任一條單鏈不一定會出現A＝T，G＝C的情況，A項錯；DNA分子中與堿基相連的是脫氧核糖，磷酸不與堿基連接 ，即，第27頁,共49頁，星期六，2024年，5月B項錯；DNA分子的每條鏈分別有一個游離的磷酸基只與一個脫氧核糖相連，其余的磷酸都與兩個脫氧核糖直接相連，C項錯；雙鏈DNA分子中，一條鏈上堿基是A，另一條鏈上與之配對的一定是T，反之亦然，二者通過氫鍵連接起來，D項正確。答案：D第28頁,共49頁，星期六，2024年，5月三、DNA分子中堿基計算的規(guī)律總結1．規(guī)律一：一個雙鏈DNA分子中，A＝T，C＝G，A＋G＝T＋C，A＋C＝G＋T，即嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數，各占全部堿基總數的50%；不互補配對的兩個堿基之和占全部堿基數的50%，簡記為“不配對堿基和占總數一半”。

2.規(guī)律二：雙鏈DNA分子一條鏈中的兩個不互補堿基之和的比值是另一條互補鏈中這一比值的倒數。

3.規(guī)律三：雙鏈DNA分子中互補配對的堿基之和在兩條單鏈中所占比例等于在整個DNA分子中所占比例。第29頁,共49頁，星期六，2024年，5月4.規(guī)律四：在一雙鏈DNA分子中，某堿基占堿基總量的比例等于每條鏈中的平均值。

第30頁,共49頁，星期六，2024年，5月例3一個DNA分子的一條鏈上，腺嘌呤比鳥嘌呤多40%，兩者之和占DNA分子堿基總數的24%，則這個DNA分子的另一條鏈上，胸腺嘧啶占該堿基數目的(

)A．44%

B．24%

C．14%

D．28%第31頁,共49頁，星期六，2024年，5月[解析]

畫出DNA簡圖(如下圖)。依題意，列出等量關系：(A1－G1)/G1＝40%→A1＝1.4G1①，而在整個DNA分子中：(A1＋G1)/200＝24%→A1＋G1＝48%②，聯立①②得：A1＝28%。整個DNA分子中A1＝T2，因此正確答案是D。[答案]

D第32頁,共49頁，星期六，2024年，5月變式3下列關于雙鏈DNA的敘述錯誤的是(

)A．若一條鏈上A和T的數目相等，則另一條鏈上的A和T數目也相等B．若一條鏈上A的數目大于T，則另一條鏈上A的數目小于TC．若一條鏈上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈上也是A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4D．若一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則另一條鏈為A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3第33頁,共49頁，星期六，2024年，5月解析：此題考查的知識點是DNA雙螺旋結構中的堿基互補配對原則，即A對T，G對C，由此推測兩條鏈上互補堿基的數量關系是A＝T，G＝C。本題即可用此數量關系來判斷。選項C，若一條鏈A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，對應出另一條鏈上T∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4，調整為A∶T∶G∶C的順序，應等于2∶1∶4∶3。所以選項C是錯誤的。答案：C第34頁,共49頁，星期六，2024年，5月四、制作DNA雙螺旋結構模型1．制作原理：DNA的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。堿基排列在內側，堿基對通過氫鍵連接，堿基互補配對。2．設計模型：繪出DNA模型的設計圖；確定制作的DNA分子雙螺旋結構模型的大小(如高度與直徑的比例)、維系立體結構的方式；選擇代表磷酸、脫氧核糖、堿基的材料等。第35頁,共49頁，星期六，2024年，5月3．制作模型(1)使用各種材料分別“制作”若干個磷酸、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分子平面結構圖；再“旋轉”成雙螺旋結構。(2)根據設計計劃，對制作的DNA分子雙螺旋結構模型進行檢查，對模型的不足加以修正。第36頁,共49頁，星期六，2024年，5月4．需要注意的問題(1)熟悉制作模型用的各種零件代表的物質，寫出4種堿基的字母名稱。(2)兩條鏈的長度、堿基總數一致，堿基互補、方向相反。(3)磷酸、脫氧核糖、堿基三者之間的連接部位要正確。(4)制作中各零件連接應牢固，避免旋轉中脫落。(5)各組模型制作以不同數量和順序的A－T、C－G、T－A、G－C四種堿基對排列，領悟DNA分子的多樣性。第37頁,共49頁，星期六，2024年，5月例4某同學為制作一DNA片段模型，準備了10個堿基A塑料片，8個堿基T塑料片，40個脫氧核糖和磷酸的塑料片，那么還需準備堿基C塑料片數目是 (

)A．8

B．12C．16 D．24第38頁,共49頁，星期六，2024年，5月[解析]

DNA分子遵循嚴格的堿基互補配對原則，A與T、C與G配對，現有8個T，需要的A的數量也應是8個，4種脫氧核苷酸分子中都含1個磷酸和1個脫氧核糖，除掉A與T消耗的8×2＝16個核糖和磷酸塑料片外，還需24個塑料片，因C與G數量相等，故需要24÷2＝12個C塑料片。[答案]

B第39頁,共49頁，星期六，2024年，5月變式4在制作DNA雙螺旋模型時，各“部件”之間需要連接。下列結構連接中錯誤的是(

)答案：B第40頁,共49頁，星期六，2024年，5月1.在DNA分子的一條單鏈中，相鄰的堿基A與T是通過下列哪種結構連接起來的(

)A．氫鍵B．—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—C．肽鍵D．—磷酸—脫氧核糖—磷酸—第41頁,共49頁，星期六，2024年，5月解析：同一條脫氧核苷酸鏈中的相鄰堿基A與T通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接，如右圖所示。答案：B第42頁,共49頁，星期六，2024年，5月2．下列有關DNA的敘述中正確的是(

)A．同一生物個體各種體細胞核中DNA具有相同的堿基組成B．所有DNA分子的堿基含量是A＋G＝C＋T或A＋C＝G＋TC．細胞缺水和營養(yǎng)不足將影響DNA的堿基組成D．DNA只存在于細胞核中第43頁,共49頁，星期六，2024年，5月解析：DNA堿基組成為四種，不同生物和同種生物的DNA堿基組成相同，但堿基比例不同，在單鏈DNA中A＋G與C＋T或A＋C與G＋T不一定相等。答案：A第44頁,共49頁，星期六，2024年，5月3．在一個DNA分子中有200個堿基對，其中腺嘌呤有90個，則這個DNA片段中含有游離的磷酸基的數目和氫鍵的數目依次為(

)A．200個和400個 B．400個和510個C．2個和510個 D．2個和400個解析：雙鏈DNA片段中只有兩個游離的磷酸基；A＝9