高中生物 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課時課件 蘇教版必修2

第1課時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。3.通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點及相關(guān)計算。重難點擊1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點。2.DNA分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)計算規(guī)律。 課堂導(dǎo)入通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA，細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雕像和雅典奧運會中關(guān)于人類發(fā)現(xiàn)DNA的過程，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。一、DNA分子結(jié)構(gòu)的認識過程及結(jié)構(gòu)特點當堂檢測二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型及有關(guān)計算規(guī)律內(nèi)容索引一、DNA分子結(jié)構(gòu)的認識過程及結(jié)構(gòu)特點時期科學(xué)家成果20世紀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，鳥嘌呤(G)的量總是等于 的量1952年富蘭克琳(英)確認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.對對DNA分子結(jié)構(gòu)的認識過程分子結(jié)構(gòu)的認識過程不對稱胸腺嘧啶(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)寫出圖中各部分的名稱 ； ； ； ； ； ； ； 。胸腺嘧啶(T)脫氧核糖磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基對腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)(2)從圖中可以看出，和A配對的一定是T，和G配對的一定是C，堿基對之間靠 連接。其中AT之間是 個氫鍵，GC之間是 個氫鍵。(3)雙螺旋結(jié)構(gòu)特點DNA分子是由兩條鏈構(gòu)成的，這兩條鏈按照 的方式盤旋成雙螺旋結(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_連接成堿基對。堿基配對的規(guī)律是： 與T配對， 與C配對。堿基之間的這種一一對應(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堿基互補配對如圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請據(jù)圖回答下列問題：答案答案1為堿基對、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。問題探究答案1.圖中的1、2、5、7的名稱分別是什么？答案答案DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對；且有一定規(guī)律：A與T配對，G與C配對。2.兩條鏈之間的堿基是怎樣結(jié)合的？配對有什么規(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。4.該片段中，游離的磷酸基有幾個？5.現(xiàn)有M、N兩個均含有200個堿基的雙鏈DNA分子，其中M分子中共有260個氫鍵，N分子中含有20個腺嘌呤，那么M分子中有CG堿基對多少個？這兩個DNA分子哪個結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定？答案答案M分子中有CG堿基對共60個；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個堿基，100個堿基對，含有200個氫鍵，而實際上有260個氫鍵，即GC堿基對共60個。N分子中AT對有20個，則GC對有80個，氫鍵共有202803280個，氫鍵越多的DNA分子越穩(wěn)定。分析知識知識整合整合DNA中兩條鏈反向平行，每條鏈有一個游離的磷酸基；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，AT之間有2條氫鍵，GC之間有3條氫鍵；相同長度的DNA分子，GC堿基對越多，氫鍵越多，DNA分子越穩(wěn)定。拓展應(yīng)用1.下面對DNA結(jié)構(gòu)的敘述中，錯誤的一項是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應(yīng)配對的關(guān)系是堿基互補配對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個氫鍵，GC間是3個氫鍵，氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目不相等。 解析2.如圖是一個DNA分子的片段，從圖中不能得到的信息是A.DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)B.堿基嚴格互補配對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格互補配對，即嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)；從題中不能看出兩條鏈的方向。解析知識拓展知識拓展(1)相對穩(wěn)定性：DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。(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個堿基對，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 、磷酸和堿基，組裝成若干個脫氧核苷酸。(2)制作“多核苷酸長鏈模型”：將若干個脫氧核苷酸依次穿起來，組成兩條多核苷酸長鏈。注意兩條長鏈的單核苷酸數(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，將兩條多核苷酸長鏈互相連接起來，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DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 基礎(chǔ)梳理脫氧核糖相同互補配對堿基互補配對相反2.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的計算規(guī)律分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的計算規(guī)律(1)在雙鏈DNA片段中，腺嘌呤與 嘧啶相等，鳥嘌呤與 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 種類型的堿基對，若某個DNA分子具有n個堿基對，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DNA分子中：ATn%；互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。問題探究結(jié)合DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點，分析：1.設(shè)在雙鏈DNA分子中的1號鏈上A1T1n%，則2號鏈上A2T2的比例為多少？整個DNA分子中AT的比例又是多少？據(jù)此，你有什么結(jié)論？答案分析分析因為A1T2，A2T1，則：A1T1T2A2n%。整個DNA分子中：ATn%。即在雙鏈DNA分子中，互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。分析答案答案 在雙鏈DNA分子中，非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，整個DNA分子中，該比值是1。分子中，非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，整個DNA分子中，該比值是1。答案分析知識知識整合整合雙鏈DNA分子中配對堿基之和的比值在兩條單鏈和整個DNA分子中都相等；不配對的堿基之和的比值在兩條單鏈中互為倒數(shù)，整個DNA分子中該比值為1。解析解析每個脫氧核苷酸含有一個堿基，因為含有4 000個堿基對，所以含有8 000個脫氧核苷酸。因為胞嘧啶和鳥嘌呤的數(shù)目是2 200對，所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的數(shù)目是1 800對，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。拓展應(yīng)用3.已知1個DNA分子中有4 000個堿基對，其中胞嘧啶有2 200個，這個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個和900個B.4 000個和1 800個C.8 000個和1 800個D.8 000個和3 600個答案解析4.某DNA分子中AT占整個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，對應(yīng)的另一條互補鏈(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DNA中的AT占整個DNA堿基總數(shù)的44%，則GC占整個DNA堿基總數(shù)的56%，又因為其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，所以與G對應(yīng)的互補鏈(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%。因為總的GC占整個DNA分子堿基總數(shù)的56%，所以G(b鏈上)C(a鏈上)占DNA整個分子堿基總數(shù)的35%，推得G占b鏈堿基總數(shù)的35%，所以答案選A。易錯提醒易錯提醒進行堿基計算時要注意以下幾點進行堿基計算時要注意以下幾點(1)單位是“對”還是“個”，這方面往往帶來數(shù)據(jù)成倍的錯誤。(2)注意提供的數(shù)據(jù)是DNA雙鏈還是DNA的一條單鏈。(3)解題時最好畫一下簡圖，比較直觀，減少因為思路不清晰引起的錯誤。課堂小結(jié)反向平行磷酸脫氧核糖互補配對當堂檢測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)堿基互補配對原則，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分子長鏈結(jié)束部位的每個脫氧核糖上只連著一個磷酸和一個堿基；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)堿基互補配對原則，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.每個脫氧核糖上均連著兩個磷酸和一個堿基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)后畫的含有兩個堿基對的DNA分子片段(其中代表磷酸基團)，下列為幾位同學(xué)對此圖的評價，其中正確的是答案解析A.甲說：該圖沒有什么物質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的錯誤B.乙說：該圖有一處錯誤，就是U應(yīng)改為TC.丙說：該圖中核糖應(yīng)改為脫氧核糖D.丁說：如果他畫的是雙鏈RNA分子，則該圖就是正確的23415解析解析該同學(xué)要畫的為DNA分子結(jié)構(gòu)圖，圖中的錯誤：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。上述比例在其互補單鏈和整個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)堿基互補配對原則，在整個DNA分子中，因為AT，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，因而互補鏈中(AG)/(TC)2.5。解析5.下面圖甲是用DNA測序儀測出的某DNA片段上一條脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序(TGCGTATTGG)，請回答下列問題：23415答案解析解析圖甲中顯示的一條鏈上鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是4個，胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量是1個，根據(jù)堿基互補配對原則，其互補鏈上還有1個鳥嘌呤脫氧核苷酸。解析(1)據(jù)圖甲推測，此DNA片段上的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是_個。 5(2)根據(jù)圖甲中脫氧核苷酸鏈中的堿基排列順序，推測圖乙中顯示的脫氧核苷酸鏈的堿基排列順序為_(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_、_，由此說明了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，因為堿基互補配對，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。