2018版高中生物 第四章 遺傳的分子基礎 第二節(jié) DNA的結構和DNA的復制 第1課時教學案2

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精第1課時dna分子的結構學習導航1.閱讀教材p67，了解dna雙螺旋結構模型的構建過程.2.結合教材p6869,概述dna分子的雙螺旋結構模型的特點。3.通過制作dna雙螺旋結構模型，理解dna分子的結構特點及相關計算。重難點擊1。dna分子的雙螺旋結構模型的特點。2.dna分子結構的有關計算規(guī)律.通過前面的學習，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究竟具有怎樣的結構呢？如圖是坐落于北京中關村高科技園區(qū)的dna雕像和雅典奧運會中關于人類發(fā)現(xiàn)dna的過程，這就是科學家模擬的dna模型,下面就讓我們重溫科學家構建dna模型

2、的研究歷程，分析dna的結構特點.一、dna分子結構的認識過程及結構特點1對dna分子結構的認識過程時期科學家成果20世紀30年代后期瑞典科學家證明dna分子是不對稱的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）的量總是等于胸腺嘧啶(t）的量，鳥嘌呤（g)的量總是等于胞嘧啶（c）的量1952年富蘭克琳（英)確認dna為螺旋結構,而不是由一條鏈構成1953年沃森（美）和克里克(英)提出dna分子的雙螺旋結構模型2。dna分子的結構(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

3、可以看出，和a配對的一定是t，和g配對的一定是c,堿基對之間靠氫鍵連接。其中at之間是2個氫鍵，gc之間是3個氫鍵.(3)雙螺旋結構特點dna分子是由兩條鏈構成的,這兩條鏈按照反向平行的方式盤旋成雙螺旋結構。dna分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側,構成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側。兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對.堿基配對的規(guī)律是：a與t配對,g與c配對。堿基之間的這種一一對應關系，叫做堿基互補配對原則。如圖是dna片段的結構圖，請據(jù)圖回答下列問題：1圖中的1、2、5、7的名稱分別是什么？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。2兩條鏈之間的堿基是怎

4、樣結合的？配對有什么規(guī)律？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。3結構2中的相鄰堿基c和a是如何連接的？答案連接方式為:c脫氧核糖磷酸基脫氧核糖a.4該片段中，游離的磷酸基有幾個？答案2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分子哪個結構更穩(wěn)定?分析假設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2028

5、03280個,氫鍵越多的dna分子越穩(wěn)定。答案m分子中有cg堿基對共60個；n分子更穩(wěn)定。知識整合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。1下面對dna結構的敘述中,錯誤的一項是（)adna分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側bdna分子中的兩條鏈反向平行cdna分子中氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目一定相等ddna分子中堿基之間一一對應配對的關系是堿基互補配對原則答案c解析在dna分子中，at、gc，

6、脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在dna外側，共同構成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。2如圖是一個dna分子的片段,從圖中不能得到的信息是（)adna是雙螺旋結構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d解析由圖示可以看出，dna是雙螺旋結構，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。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

7、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雙螺旋結構模型及有關計算規(guī)律1制作dna雙螺旋結構模型(1)組裝“脫氧核苷酸模型：利用材料制作若干個脫氧核糖、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)目必須相同，堿基之間能夠互補配對。(3）制作dna分子平面結構模型：按照堿基互補配對的原則，將兩條多核苷酸長鏈互相連接起來，注意兩條鏈的方向相反。（4）制作dna分子的立體結構(雙螺旋結構)模

8、型：把dna分子平面結構旋轉一下，即可得到一個dna分子的雙螺旋結構模型。2dna分子雙螺旋結構模型的計算規(guī)律（1)在雙鏈dna片段中，腺嘌呤與胸腺嘧啶相等,鳥嘌呤與胞嘧啶相等，即at,gc。因此,嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等，即agtc。（2)的值在不同dna分子中是不同的，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111。（4)dna分子中共有4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4n種組合方式。結合dna分子雙螺旋結構模型的特點，分析：1設在雙鏈dna分子中的1號鏈上a1t1n%，則2號鏈上a2t2的比例為多

9、少？整個dna分子中at的比例又是多少？據(jù)此，你有什么結論？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。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。2若1號鏈上:m，則2號鏈上的比例為多少？整個dna分子中，該比值又是多少？據(jù)此，你有什么結論?分析m，所以互補鏈上.即在雙鏈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。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

10、為倒數(shù)，整個dna分子中,該比值是1。知識整合雙鏈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。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分子中應含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是(）a4 000個和900個b4 000個和1 800個c8 000個和1 800個d8 000個和3 600個答案c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

11、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.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，對應的另一條互補鏈(b)上的g占該鏈堿基總數(shù)的比例是(）a35 b29%c28 d21答案a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

12、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。11953年沃森和克里克構建了dna雙螺旋結構模型，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復制機制的闡明奠定基礎a bc d答案 c解析雙螺旋結構模型的確定解釋了dna為什么能存儲大量遺傳信息，為dna半保留復制奠定了基礎，因此正確。2關于dna分子結

13、構的敘述，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c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。3下圖為某同學在學習了dna分子的結構后畫的含有兩個堿基對的dna分子片段(其中代表磷酸基團），下列為幾位同學對此圖的評價，其中正確的是(）

14、a甲說：該圖沒有什么物質(zhì)和結構上的錯誤b乙說：該圖有一處錯誤，就是u應改為tc丙說：該圖中核糖應改為脫氧核糖d丁說:如果他畫的是雙鏈rna分子，則該圖就是正確的答案c解析該同學要畫的為dna分子結構圖，圖中的錯誤:五碳糖應為脫氧核糖；堿基不應含尿嘧啶（u）；磷酸與磷酸之間無化學鍵的連接，磷酸應與脫氧核糖交替連接。4dna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（)a0.4、0.6 b2.5、1.0c0。4、0。4 d0.6、1。0答案b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

15、，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。5.5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：（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.(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）。(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dna分子中堿基的數(shù)量關系是_。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

16、明了dna分子具有特異性。答案 （1）5（2）ccagtgcgcc（3)1嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)11/4解析(1)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。（2)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鍵.（3)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.課時作業(yè)學考達標1有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸，已查明它的結構中有一個腺嘌呤，則它的其他組成應是（)a三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸

17、腺嘧啶b兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胞嘧啶c兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶d兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個尿嘧啶答案c解析據(jù)堿基互補配對原則可知，另一個堿基為t，兩個脫氧核苷酸含有兩個磷酸和兩個脫氧核糖.2下面為dna分子的結構示意圖,對該圖的正確描述是(）a和相間排列，構成了dna分子的基本骨架b構成胞嘧啶脫氧核苷酸c占的比例越大，dna分子越穩(wěn)定ddna分子中依次代表a、g、c、t答案d解析dna分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成，a錯誤；胞嘧啶脫氧核苷酸由組成，b錯誤；是a與t之間的氫鍵,g、c含量越多，dna分子越穩(wěn)定,c錯誤；根據(jù)堿基互補配對原則，、依次代表a、g、c、

18、t，d正確。3以下四個雙鏈dna分子中,穩(wěn)定性最差的是()aa占25 bt占30cg占25% dc占30%答案b解析dna分子結構穩(wěn)定性表現(xiàn)在相對穩(wěn)定的雙螺旋結構；堿基對通過氫鍵連接，氫鍵含量越高，穩(wěn)定性越強。根據(jù)堿基互補配對原則可計算，四個雙鏈dna分子中含gc堿基對最少的穩(wěn)定性最差。a項中gc50；b項中gc40；c項中gc50；d項中gc60。4由50個脫氧核苷酸構成的dna分子，按其堿基對的排列順序不同,可分為多少種，說明了dna分子的什么特性（)504種450種425種遺傳性多樣性特異性a bc d答案d解析一個dna分子中堿基對的排列方式有4n種（其中n為堿基對的數(shù)目)，體現(xiàn)了dn

19、a分子的多樣性。5在dna分子模型搭建實驗中，如果用一種長度的塑料片代表a和g，用另一長度的塑料片代表c和t，那么由此搭建而成的dna雙螺旋的整條模型（)a粗細相同，因為嘌呤環(huán)必定與嘧啶環(huán)互補b粗細相同，因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸相似c粗細不同，因為嘌呤環(huán)不一定與嘧啶環(huán)互補d粗細不同,因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸不同答案a解析a和g都是嘌呤堿基，c和t都是嘧啶堿基,在dna分子中，總是at、gc，依題意，用一種長度的塑料片代表a和g，用另一長度的塑料片代表c和t,則dna的粗細相同。6下列關于雙鏈dna的敘述，不正確的是（)a若一條鏈上a和t的數(shù)目相等，則另一條鏈上的a和t數(shù)目也相等b若一條

20、鏈上a的數(shù)目大于t,則另一條鏈上a的數(shù)目小于tc若一條鏈上atgc1234，則另一條鏈上atgc1234d若一條鏈上atgc1234，則另一條鏈上atgc2143答案c解析根據(jù)dna雙螺旋結構中的堿基互補配對原則，即a對t，g對c,推測兩條鏈上互補堿基的數(shù)量關系是at，gc。若一條鏈上a和t的數(shù)目相等,則另一條鏈上的a和t數(shù)目也相等，a項正確；若一條鏈上a的數(shù)目大于t，則另一條鏈上a的數(shù)目小于t,b項正確；若一條鏈atgc1234，對應另一條鏈tacg1234,調(diào)整為atgc的順序，應等于2143，c項錯誤、d項正確。 高考提能7關于下圖dna分子片段的說法,不正確的是（）a所指的堿基代表鳥嘌

21、呤b所指的堿基是dna分子中特有的c代表堿基互補配對形成的氫鍵ddna分子片段中at堿基對含量越高，dna分子結構越穩(wěn)定答案d解析圖中所指堿基為鳥嘌呤(g)；所指堿基為胸腺嘧啶（t)，t是dna特有的，a、b正確；代表氫鍵，c正確;dna分子中at堿基對有2個氫鍵,gc堿基對有3個氫鍵，若gc堿基對含量越高，則dna分子結構越穩(wěn)定,d錯誤.8某雙鏈dna分子含有200個堿基,一條鏈上atgc1234，則該dna分子（)a含有4個游離的磷酸基團b含有腺嘌呤脫氧核苷酸20個c四種含氮堿基atgc3377d堿基排列方式共有4100種答案c解析一個雙鏈dna分子中含有2個游離的磷酸基團，a項錯誤。由一

22、條鏈上atgc1234，計算得一條鏈上100個堿基中含a、t、g、c依次是10、20、30、40，另一條鏈上含a、t、g、c則依次是20、10、40、30,故該dna中含腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為102030個，b項錯誤。四種含氮堿基的比例是atgc(1020）（2010）（3040)(4030)3377，c項正確。含200個堿基的dna不考慮每種堿基比例關系的情況下，可能的堿基排列方式共有4100種.但因堿基數(shù)量比例已確定，故堿基排列方式肯定少于4100種，且一個dna分子只有一種特定的堿基排列順序，d項錯誤。9假設一個dna分子片段中,堿基t共312個,占全部堿基的26%,則此dna片段中堿基g

23、所占百分比和數(shù)目分別是(）a26，312個 b24,288個c24，298個 d12%，144個答案b解析dna分子的堿基數(shù)目和比例嚴格遵循堿基互補配對原則，即dna分子中有一個a,必須有一個和其互補的t；有一個c，必有一個g。根據(jù)這個原理可知g24%；又知t共312個，占26%，則可知該dna分子片段中共有堿基31226%1 200個;前面已計算出g占24，則g的數(shù)目是1 20024288個.10經(jīng)檢測得知，一雙鏈dna分子中鳥嘌呤的數(shù)目為x，其占堿基總數(shù)量的比例是y，以下推斷正確的是（）a與鳥嘌呤互補的堿基比例是1yb該dna分子的嘌呤和嘧啶的比例是x/yc該dna分子的堿基之間的氫鍵數(shù)是

24、x(12/y)d與鳥嘌呤不互補的堿基數(shù)目是x(12y)/y答案d解析由題意可知，g、c所占比例都為y，數(shù)量都為x；a、t所占比例都為1/2y,數(shù)量都為（x/y2x)/2（x/2y）x。a項,與鳥嘌呤互補的堿基比例是y；b項，該dna分子的嘌呤和嘧啶的比例是1；c項，g、c之間有三個氫鍵，a、t之間有兩個氫鍵，該dna分子的堿基之間的氫鍵數(shù)是3x2(x/2yx)xx/y；d項，a、t與鳥嘌呤不互補，其數(shù)目為x（12y)/y。11下列是一組有關雙鏈dna分子中含氮堿基的問題,請回答:(1）若a占20,則g占_。(2）若雙鏈dna中a占20%,且一條鏈中的a占20，則此鏈中c所占比例的最大值是_。(

25、3)一條鏈中(ac)/(tg)0。4，互補鏈中的此值是_.(4)一條鏈中（at）/（cg)0.4，互補鏈中的此值是_。（5)若a有p個，占全部堿基數(shù)的20，則該dna分子中的g有_個。答案(1）30%(2）60%(3)2。5（4)0。4（5）1.5p解析(1)由雙鏈dna分子的嘌呤堿基數(shù)占總堿基數(shù)的一半可知：ag50,因而g占30%.（2)由雙鏈dna分子a占20可知:該dna分子中(at）占40,(cg)占60%，對任意一條鏈而言，某種堿基所占比例的最大值即該對堿基所占的比例,因而，c最多占該鏈的60%。(3）由雙鏈dna中，一條鏈中的(ac）/（tg）與另一條鏈中的該比值互為倒數(shù)可知：其互

26、補鏈中的(ac）/（tg）1/0.42。5。(4）由于雙鏈dna及任意一條鏈中的（at)/（cg）為一定值,可知其互補鏈中的(at）/（cg)0。4。(5）若a有p個，占全部堿基數(shù)的20%，則dna分子的總堿基數(shù)為p/205p（個），而由雙鏈dna分子的嘌呤堿基數(shù)占總堿基數(shù)的一半可知：g占總堿基數(shù)的5020%30%，則g有5p30%1.5p(個).12下圖是制作dna雙螺旋結構模型的過程圖，請回答下面的問題。(1）在制作模型前進行的設計中，甲處應考慮具備_種材料，它們分別是_;其中五邊形材料表示_。（2)乙表示的物質(zhì)是_，a位置的元素是_。制作一個乙用到了_種材料。（3)由乙連接成丙的過程，需

27、考慮的主要有:兩條鏈中五邊形材料的頂角應呈_(填“同向”或“反向”）關系;若一條鏈的下端是磷酸,則另一條鏈的上端應該是_,這樣制作的目的是體現(xiàn)dna雙鏈_的特點。(4)隨機將班里某兩位同學制作的單鏈連接成雙鏈，不合理的地方最可能是_。(5）丙到丁過程體現(xiàn)了dna分子_的特點，丁中排在外側的物質(zhì)是_。答案(1)6磷酸、脫氧核糖、四種堿基脫氧核糖（2）脫氧核苷酸氧3(3)反向磷酸反向平行(4）雙鏈間的堿基配對不遵循堿基互補原則（5)(雙）螺旋交替連接的脫氧核糖和磷酸13已知大多數(shù)生物的dna是雙鏈的，但也有個別生物的dna是單鏈的。有人從兩種生物中提取出dna，分析它們的堿基比例如下,請據(jù)表分析下列問題:生物atcg甲25331921乙31311919（1）從生物