生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第二節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制 第1課時(shí) 蘇教版必修2

第1課時(shí)DNA分子的結(jié)構(gòu)第四章第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.閱讀教材P67，了解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程。2.結(jié)合教材P6869，概述DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)。3.通過(guò)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算。重難點(diǎn)擊1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)。2.DNA分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)計(jì)算規(guī)律。課堂導(dǎo)入通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA，細(xì)胞生物和部分病毒的遺傳物質(zhì)都是DNA。那么DNA究竟具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？如圖是坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕像和雅典奧運(yùn)會(huì)中關(guān)于人類(lèi)發(fā)現(xiàn)DNA的過(guò)程，這就是科學(xué)家模擬的DNA模型，下面就讓我們重溫科學(xué)家構(gòu)建DNA模型的研究歷程，分析DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。一、DNA分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)當(dāng)堂檢測(cè)二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型及有關(guān)計(jì)算規(guī)律內(nèi)容索引一、DNA分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)期科學(xué)家成果20世紀(jì)30年代后期瑞典科學(xué)家證明DNA分子是 的1951年查哥夫(奧地利)定量分析DNA分子的堿基組成，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤(A)的量總是等于 的量，鳥(niǎo)嘌呤(G)的量總是等于 的量1952年富蘭克琳(英)確認(rèn)DNA為 結(jié)構(gòu)，而不是由 構(gòu)成1953年沃森(美)和克里克(英)提出DNA分子的 模型基礎(chǔ)梳理1.對(duì)對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程不對(duì)稱(chēng)胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)一條鏈 螺旋 雙螺旋結(jié)構(gòu)2.DNA分子的分子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(1)寫(xiě)出圖中各部分的名稱(chēng)；。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(niǎo)嘌呤(G)胞嘧啶(C)(2)從圖中可以看出，和A配對(duì)的一定是T，和G配對(duì)的一定是C，堿基對(duì)之間靠 連接。其中AT之間是 個(gè)氫鍵，GC之間是 個(gè)氫鍵。(3)雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)DNA分子是由兩條鏈構(gòu)成的，這兩條鏈按照 的方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA分子中的 交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；排列在內(nèi)側(cè)。兩條鏈上的堿基通過(guò)_連接成堿基對(duì)。堿基配對(duì)的規(guī)律是：與T配對(duì)，與C配對(duì)。堿基之間的這種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，叫做_原則。氫鍵23反向平行脫氧核糖和磷酸堿基氫鍵AG堿基互補(bǔ)配對(duì)如圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：答案答案1為堿基對(duì)、2為一條脫氧核苷酸單鏈片段、5為腺嘌呤脫氧核苷酸、7為氫鍵。問(wèn)題探究答案1.圖中的1、2、5、7的名稱(chēng)分別是什么？答案答案DNA分子兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)；且有一定規(guī)律：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。2.兩條鏈之間的堿基是怎樣結(jié)合的？配對(duì)有什么規(guī)律？答案答案連接方式為：C脫氧核糖磷酸基脫氧核糖A。3.結(jié)構(gòu)2中的相鄰堿基C和A是如何連接的？答案答案答案2個(gè)。4.該片段中，游離的磷酸基有幾個(gè)？5.現(xiàn)有M、N兩個(gè)均含有200個(gè)堿基的雙鏈DNA分子，其中M分子中共有260個(gè)氫鍵，N分子中含有20個(gè)腺嘌呤，那么M分子中有CG堿基對(duì)多少個(gè)？這兩個(gè)DNA分子哪個(gè)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定？答案答案M分子中有CG堿基對(duì)共60個(gè)；N分子更穩(wěn)定。答案分析分析假設(shè)M分子只有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GC堿基對(duì)共60個(gè)。N分子中AT對(duì)有20個(gè)，則GC對(duì)有80個(gè)，氫鍵共有202803280個(gè)，氫鍵越多的DNA分子越穩(wěn)定。分析知識(shí)知識(shí)整合整合DNA中兩條鏈反向平行，每條鏈有一個(gè)游離的磷酸基；一條鏈內(nèi)的相鄰堿基由脫氧核糖磷酸基脫氧核糖連接；兩條鏈之間的堿基由氫鍵連接形成堿基對(duì)，AT之間有2條氫鍵，GC之間有3條氫鍵；相同長(zhǎng)度的DNA分子，GC堿基對(duì)越多，氫鍵越多，DNA分子越穩(wěn)定。拓展應(yīng)用1.下面對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是A.DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)B.DNA分子中的兩條鏈反向平行C.DNA分子中氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目一定相等D.DNA分子中堿基之間一一對(duì)應(yīng)配對(duì)的關(guān)系是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則答案解析解析在DNA分子中，AT、GC，脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在DNA外側(cè)，共同構(gòu)成DNA分子的基本骨架；DNA分子兩條鏈反向平行；AT間是2個(gè)氫鍵，GC間是3個(gè)氫鍵，氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目不相等。解析2.如圖是一個(gè)DNA分子的片段，從圖中不能得到的信息是A.DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)B.堿基嚴(yán)格互補(bǔ)配對(duì)C.嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)D.兩條脫氧核苷酸鏈反向平行答案解析解析由圖示可以看出，DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，且兩條鏈之間堿基嚴(yán)格互補(bǔ)配對(duì)，即嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)；從題中不能看出兩條鏈的方向。解析知識(shí)拓展知識(shí)拓展(1)相對(duì)穩(wěn)定性：DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不變。(2)多樣性：不同的DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目不同，排列順序多種多樣。若某DNA分子中有n個(gè)堿基對(duì)，則排列順序有4n種。(3)特異性：每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基對(duì)排列順序，代表了特定的遺傳信息。二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型及有關(guān)計(jì)算規(guī)律1.制作制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型(1)組裝“脫氧核苷酸模型”：利用材料制作若干個(gè) 、磷酸和堿基，組裝成若干個(gè)脫氧核苷酸。(2)制作“多核苷酸長(zhǎng)鏈模型”：將若干個(gè)脫氧核苷酸依次穿起來(lái)，組成兩條多核苷酸長(zhǎng)鏈。注意兩條長(zhǎng)鏈的單核苷酸數(shù)目必須 ，堿基之間能夠。(3)制作DNA分子平面結(jié)構(gòu)模型：按照 的原則，將兩條多核苷酸長(zhǎng)鏈互相連接起來(lái)，注意兩條鏈的方向 。(4)制作DNA分子的立體結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))模型：把DNA分子平面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一下，即可得到一個(gè)DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?；A(chǔ)梳理脫氧核糖相同互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)相反2.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算規(guī)律分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算規(guī)律(1)在雙鏈DNA片段中，腺嘌呤與 嘧啶相等，鳥(niǎo)嘌呤與 相等，即A ，G 。因此，嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù) ，即AG 。(2)的值在不同DNA分子中是 的，是DNA分子多樣性和特異性的表現(xiàn)。(3)在一個(gè)雙鏈DNA分子中，脫氧核糖、磷酸和含氮堿基的數(shù)量比例為 。(4)DNA分子中共有 種類(lèi)型的堿基對(duì)，若某個(gè)DNA分子具有n個(gè)堿基對(duì)，則DNA分子可有 種組合方式。胸腺胞嘧啶TC相等TC不同1 1 144n答案答案T2A2n%；整個(gè)DNA分子中：ATn%；互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等。問(wèn)題探究結(jié)合DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn)，分析：1.設(shè)在雙鏈DNA分子中的1號(hào)鏈上A1T1n%，則2號(hào)鏈上A2T2的比例為多少？整個(gè)DNA分子中AT的比例又是多少？據(jù)此，你有什么結(jié)論？答案分析分析因?yàn)锳1T2，A2T1，則：A1T1T2A2n%。整個(gè)DNA分子中：ATn%。即在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等。分析答案答案 在雙鏈DNA分子中，非互補(bǔ)堿基之和的比值在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，整個(gè)DNA分子中，該比值是1。分子中，非互補(bǔ)堿基之和的比值在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，整個(gè)DNA分子中，該比值是1。答案分析知識(shí)知識(shí)整合整合雙鏈DNA分子中配對(duì)堿基之和的比值在兩條單鏈和整個(gè)DNA分子中都相等；不配對(duì)的堿基之和的比值在兩條單鏈中互為倒數(shù)，整個(gè)DNA分子中該比值為1。解析解析每個(gè)脫氧核苷酸含有一個(gè)堿基，因?yàn)楹? 000個(gè)堿基對(duì)，所以含有8 000個(gè)脫氧核苷酸。因?yàn)榘奏ず网B(niǎo)嘌呤的數(shù)目是2 200對(duì)，所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的數(shù)目是1 800對(duì)，又因腺嘌呤和胸腺嘧啶數(shù)目相等，所以腺嘌呤的數(shù)目是1 800個(gè)。拓展應(yīng)用3.已知1個(gè)DNA分子中有4 000個(gè)堿基對(duì)，其中胞嘧啶有2 200個(gè)，這個(gè)DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是A.4 000個(gè)和900個(gè)B.4 000個(gè)和1 800個(gè)C.8 000個(gè)和1 800個(gè)D.8 000個(gè)和3 600個(gè)答案解析4.某DNA分子中AT占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈(b)上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是A.35%B.29%C.28%D.21%答案解析解析解析整個(gè)DNA中的AT占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的44%，則GC占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的56%，又因?yàn)槠渲幸粭l鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，所以與G對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)鏈(b)上的C占b鏈堿基總數(shù)的21%，則G(a鏈上)C(b鏈上)占DNA分子堿基總數(shù)的21%。因?yàn)榭偟腉C占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的56%，所以G(b鏈上)C(a鏈上)占DNA整個(gè)分子堿基總數(shù)的35%，推得G占b鏈堿基總數(shù)的35%，所以答案選A。易錯(cuò)提醒易錯(cuò)提醒進(jìn)行堿基計(jì)算時(shí)要注意以下幾點(diǎn)進(jìn)行堿基計(jì)算時(shí)要注意以下幾點(diǎn)(1)單位是“對(duì)”還是“個(gè)”，這方面往往帶來(lái)數(shù)據(jù)成倍的錯(cuò)誤。(2)注意提供的數(shù)據(jù)是DNA雙鏈還是DNA的一條單鏈。(3)解題時(shí)最好畫(huà)一下簡(jiǎn)圖，比較直觀(guān)，減少因?yàn)樗悸凡磺逦鸬腻e(cuò)誤。課堂小結(jié)反向平行磷酸脫氧核糖互補(bǔ)配對(duì)當(dāng)堂檢測(cè)1.1953年沃森和克里克構(gòu)建了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，其重要意義在于發(fā)現(xiàn)DNA如何存儲(chǔ)遺傳信息確定DNA是主要的遺傳物質(zhì)發(fā)現(xiàn)DNA分子中堿基含量的規(guī)律性 為DNA復(fù)制機(jī)制的闡明奠定基礎(chǔ)A.B.C.D.23451答案解析解析雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的確定解釋了DNA為什么能存儲(chǔ)大量遺傳信息，為DNA半保留復(fù)制奠定了基礎(chǔ)，因此正確。解析解析解析根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，組成雙鏈DNA分子的脫氧核苷酸至少有2種，其中的五碳糖為脫氧核糖；位于DNA分子長(zhǎng)鏈結(jié)束部位的每個(gè)脫氧核糖上只連著一個(gè)磷酸和一個(gè)堿基；雙鏈DNA分子中，堿基的數(shù)目和脫氧核糖的數(shù)目是相等的；雙鏈DNA分子中，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，有AGTC。2.關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是A.組成雙鏈DNA分子的脫氧核苷酸可以只有1種B.每個(gè)脫氧核糖上均連著兩個(gè)磷酸和一個(gè)堿基C.雙鏈DNA分子中，堿基的數(shù)目和脫氧核糖的數(shù)目是相等的D.雙鏈DNA分子中，ATGC答案23415解析234153.下圖為某同學(xué)在學(xué)習(xí)了DNA分子的結(jié)構(gòu)后畫(huà)的含有兩個(gè)堿基對(duì)的DNA分子片段(其中代表磷酸基團(tuán))，下列為幾位同學(xué)對(duì)此圖的評(píng)價(jià)，其中正確的是答案解析A.甲說(shuō)：該圖沒(méi)有什么物質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的錯(cuò)誤B.乙說(shuō)：該圖有一處錯(cuò)誤，就是U應(yīng)改為T(mén)C.丙說(shuō)：該圖中核糖應(yīng)改為脫氧核糖D.丁說(shuō)：如果他畫(huà)的是雙鏈RNA分子，則該圖就是正確的23415解析解析該同學(xué)要畫(huà)的為DNA分子結(jié)構(gòu)圖，圖中的錯(cuò)誤：五碳糖應(yīng)為脫氧核糖；堿基不應(yīng)含尿嘧啶(U)；磷酸與磷酸之間無(wú)化學(xué)鍵的連接，磷酸應(yīng)與脫氧核糖交替連接。234154.DNA的一條單鏈中(AG)/(TC)0.4。上述比例在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)DNA分子中分別為A.0.4、0.6 B.2.5、1.0C.0.4、0.4 D.0.6、1.0答案解析解析根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在整個(gè)DNA分子中，因?yàn)锳T，GC，所以(AG)/(TC)的比值為1.0。在雙鏈DNA分子中，一條鏈上的(AG)/(TC)與另一條鏈上(TC)/(AG)的值相等，為0.4，因而互補(bǔ)鏈中(AG)/(TC)2.5。解析5.下面圖甲是用DNA測(cè)序儀測(cè)出的某DNA片段上一條脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(TGCGTATTGG)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：23415答案解析解析圖甲中顯示的一條鏈上鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是4個(gè)，胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量是1個(gè)，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，其互補(bǔ)鏈上還有1個(gè)鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸。解析(1)據(jù)圖甲推測(cè)，此DNA片段上的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是_個(gè)。5(2)根據(jù)圖甲中脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序，推測(cè)圖乙中顯示的脫氧核苷酸鏈的堿基排列順序?yàn)開(kāi)(從上往下)。23415答案解析解析看清楚圖甲中各列所示的堿基種類(lèi)是讀出脫氧核苷酸鏈堿基序列的關(guān)鍵。解析CCAGTGCGCC(3)圖甲所顯示的DNA片段與圖乙所顯示的DNA片段中的(AG)/(TC)總 是 為 _ _ _ _，由 此 證 明 D N A 分 子 中 堿 基 的 數(shù) 量 關(guān) 系 是_。圖甲中的DNA片段與圖乙中的DNA片段中的A/G分別為_(kāi)、_，由此說(shuō)明了DNA分子具有特異性。23415答案解析1嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)11/423415解析解析在雙鏈DNA分子中，因?yàn)閴A基互補(bǔ)配對(duì)，所以嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)；不同的DNA分子中(AT)/(GC)、A/G、T/C是不同的，體現(xiàn)了DNA分子的特異性。