32DNA分子的结构

河北蒙中高一生物必修2NO：00使用时间：2016年4月编制人：武志庆13.2DNA分子的结构[目标]1.阅读教材P47“DNA双螺旋结构模型的构建”，了解科学家构建模型的研究历程，体验持之以恒的奋斗精神。2.结合教材图3－11，分析教材P49“DNA分子的结构”，理解并掌握DNA分子的双螺旋结构模型的特点。3.依据DNA分子的结构特点，分析并掌握有关DNA分子结构的计算。4.学习制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点并掌握有关的计算规律。[重难]1.DNA分子的双螺旋结构模型的特点。2.有关碱基互补配对的计算。自学案1．生物的遗传物质遗传物质生物种类结果结论DNA所有细胞生物及部分病毒绝大多数生物的遗传物质是是主要的遗传物质RNA部分病毒2.如果用○表示磷酸、表示脱氧核糖、▭表示含氮碱基，那么怎样表示DNA的结构单位？答案结构单位：脱氧核苷酸(4种)3．核酸包括(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。4．细胞核是遗传信息库，细胞核中有储存遗传信息的。DNA分子很长，像一架螺旋形的梯子，由含有特定的许多片段组成。5．模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型包括物理模型、概念模型和数学模型等。探究案探究点一DNA双螺旋结构模型的构建DNA双螺旋结构模型的提出是多个科学家不懈努力的结果，阅读教材内容，完成下面的内容并思考。归纳提炼河北蒙中高一生物必修2NO：00使用时间：2016年4月编制人：武志庆2DNA双螺旋结构模型的建立过程的启示(1)科学研究需要协作精神。(2)科学研究需要不断提升技术手段来获得相应的知识。(3)科学研究需要不懈的努力和不断修正自己错误的发展思想。活学活用1．下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是()A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基B．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量的启发，构建出科学的模型问题导析(1)DNA分子是由条脱氧核苷酸链组成的，脱氧核苷酸链由四种脱氧核苷酸连接形成。(2)沃森和克里克利用威尔金斯和富兰克林做的图谱的有关数据进行分析，结合早期科学界的认识，得出DNA的结构为结构。(3)在DNA分子中A＝T，G＝C。探究点二DNA分子的结构如图为DNA分子的双螺旋结构模型图，试完成相关内容。1．DNA分子的结构(1)写出上图中各部分的名称：①；②；③；④；⑤；⑥；⑦。(2)从图中可以看出，和A配对的一定是T，和G配对的一定是C。(3)碱基对之间靠连接，其中A－T之间是个氢键，G－C之间是个氢键，因此DNA分子中含量越高，DNA分子稳定性越高。(4)图中表示DNA的基本组成单位的是_。2．双螺旋结构特点(1)DNA分子是由链构成的，这两条链按方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；排列在内侧。(3)两条链上的碱基通过连接成碱基对。碱基配对的规律是：与T配对，与C配对。碱基之间的这种一河北蒙中高一生物必修2NO：00使用时间：2016年4月编制人：武志庆3一对应的关系，叫做原则。3．DNA分子的特性(1)：空间结构相对稳定。①位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变。②两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。(2)：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样。(3)：每一种DNA分子都有特定的碱基排列顺序。归纳提炼DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆五种元素：C、H、O、N、P；四种碱基：A、G、C、T，相应地有四种脱氧核苷酸；三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链；一种螺旋：规则的双螺旋结构。活学活用2．如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题：(1)从主链上看，两条单链________平行；从碱基关系看，两条单链______________。(2)________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。(3)图中有________种碱基，________种碱基对。(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共________对。②在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。探究点三DNA双螺旋结构模型阅读教材内容，尝试制作DNA的双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解。1．制作DNA双螺旋结构模型(1)材料用具：硬塑方框2个(长约10cm)，细铁丝2根(长约0.5m)，球形塑料片(代表磷酸)若干，双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)若干，4种不同颜色的长方形塑料片(代表4种不同碱基)若干，粗铁丝2根(长约10cm)，订书钉。(2)实验步骤①组装“脱氧核苷酸模型”：利用材料制作若干个、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。②制作“多核苷酸长链模型”：按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成一条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：一是两条长链的单核苷酸数目必须；河北蒙中高一生物必修2NO：00使用时间：2016年4月编制人：武志庆4二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够，不能随意组装。③制作DNA分子平面结构模型：按照的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向。④制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)：把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。2．结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，归纳有关计算规律(1)腺嘌呤与嘧啶相等，鸟嘌呤与相等，即A＝，G＝。因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝。一条链中的A和另一条链中的T相等，可记为A1＝T2，同样：T1＝，G1＝，C1＝。(2)设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝＝n%。整个DNA分子中：A＋T＝。即在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都。(3)设双链DNA分子中，一条链上：A1＋G1T1＋C1＝m，则：A1＋G1T1＋C1＝T2＋C2A2＋G2＝m，所以互补链上A2＋G2T2＋C2＝1m。即在双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中。(4)DNA分子中共有种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有种组合方式。归纳提炼1．碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性(1)共性：不因生物种类的不同而不同AT＝TA＝1；GC＝CG＝1；A＋CT＋G＝A＋GT＋C＝1(2)特异性：A＋TG＋C的值在不同DNA分子中是不同的，是DNA分子多样性和特异性的表现。2．进行碱基计算要注意以下几点(1)单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。(2)注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。(3)解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清引起的错误。活学活用3．某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是()A．35%B．29%C．28%D．21%问题导析(1)DNA分子中互补碱基之和所占比例等于每条链中这种比例，(A＋T)/(A＋T＋G＋C)＝44%，因此(A1＋T1)/(A1＋T1＋G1＋C1)＝，在整个单链中A＋T＋G＋C＝1，可以得出，(G1＋C1)/(A1＋T1＋G1＋C1)＝。(2)题干中G1/(A1＋T1＋G1＋C1)＝21%，在互补链中G2＝，所以G2/(A1＋T1＋G1＋C1)＝56%－21%＝35%。河北蒙中高一生物必修2NO：00使用时间：2016年4月编制人：武志庆5训练案1．在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。下图中连接错误的是()2．假设一个DNA分子片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是()A．26%,312个B．24%,288个C．24%,298个D．12%,144个3．下列能正确表示DNA片段的示意图的是()4．有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是()A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶5．分析以下材料，回答有关问题。材料一在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前，人们已经证实了DNA分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链，自然界中的DNA并不以单链形式存在，而是由两条链结合形成的。材料二在1949年到1951年期间，科学家查哥夫(E.Chargaff)研究不同生物的DNA时发现，DNA分子中的嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，即A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，但(A＋T)与(G＋C)的比值是不固定的。材料三根据富兰克林(R.E.Franklin)等人对DNA的X射线衍射分析表明，DNA分子由许多“亚单位”组成，每一层的间距为0.34nm，而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。以上科学研究成果为1953年沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型奠定了基础。请分析回答：(1)材料一表明DNA分子是由两条__________________组成的，其基本单位是__________。(2)嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，说明________________________。(3)A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，说明______________________。(4)A与T的总数和G与C的总数的比值不固定，说明_________________________。(5)富兰克林等人提出的DNA分子中的亚单位事实上是________；亚单位的间距都为0.34nm，而且DNA分子的直径是恒定的，这些特征表明________________________________。(6)基于以上分析，沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是__________________，并成功地构建了DNA分子的双螺旋结构模型。检测案河北蒙中高一生物必修2NO：00使用时间：2016年4月编制人：武志庆6基础过关知识点一DNA双螺旋结构模型的构建1．非同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是()A．碱基序列B．碱基数目C．(A＋T)/(G＋C)的值D．碱基种类2．下面对DNA结构的叙述中，错误的一项是()A．DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧B．DNA分子中的两条链反向平行C．DNA分子中只有4种碱基，所以实际上只能构成44种DNAD．DNA分子中碱基之间一一对应配对的关系是碱基互补配对原则知识点二DNA分子的结构3．20世纪90年代，Cuenoud等发现DNA也有酶催化活性，他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNA——E47，它可以催化两个底物DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是()A．在DNA——E47分子中，嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数B．在DNA——E47分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数C．在DNA——E47分子中，含有碱基UD．在DNA——E47分子中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含N的碱基4．地球上的生物多种多样，不同生物的DNA不同，每