人教版高中生物必修二 DNA的結構 基因的本質(zhì)

第3章基因的本質(zhì)第2節(jié)

DNA的結構

1.體驗DNA雙螺旋結構模型的構建過程，領悟模型方法在研究中的應用。2.說出DNA結構的主要特點，舉例說明堿基互補配對原則。1.科學思維：思考在DNA分子中堿基的比例和數(shù)量之間的規(guī)律，總結有關堿基計算的方法和規(guī)律。2.科學探究：動手制作模型，培養(yǎng)觀察能力、空間想象能力、分析和理解能力。課標要求素養(yǎng)要求內(nèi)容索引一、DNA雙螺旋結構模型的構建二、DNA的結構隨堂演練知識落實三、制作DNA雙螺旋結構模型01一、DNA雙螺旋結構模型的構建DNASHUANGLUOXUANJIEGOUMOXINGDEGOUJIAN基礎梳理

·夯實教材基礎1.構建者：美國生物學家

和英國物理學家

。2.過程沃森克里克脫氧核苷酸DNA衍射圖譜A=T,G=CTC(1)威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關數(shù)據(jù)進行分析，得出DNA分子呈螺旋結構(

)(2)沃森和克里克構建的DNA雙螺旋結構模型中，脫氧核糖—磷酸骨架排列在螺旋外部，堿基排列在螺旋內(nèi)部(

)(3)沃森和克里克研究DNA分子的結構時，運用了構建物理模型的方法(

)×正誤判斷

·矯正易混易錯√√02二、DNA的結構DNADEJIEGOU基礎梳理

·夯實教材基礎1.DNA的基本組成單位——_____________結構模式圖脫氧核苷酸2.雙螺旋結構特點(1)DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按

方式盤旋成雙螺旋結構。DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，稱作

，另一端有一個羥基(—OH)，稱作

，兩條單鏈走向

，一條單鏈從5′－端到3′－端，另一條單鏈從3′－端到5′－端。(2)DNA中的

交替連接，排列在外側，構成基本骨架；

排列在內(nèi)側。(3)兩條鏈上的堿基通過

連接成堿基對，并且堿基配對具有一定規(guī)律：

一定與T配對，

一定與C配對。堿基之間的這種一

一對應的關系，叫作

原則。反向平行5′－端3′－端脫氧核糖和磷酸堿基相反氫鍵AG堿基互補配對DNA分子的結構分析歸納提升(1)DNA分子結構可簡記為“5、4、3、2、1”，即5種元素、4種堿基(脫氧核苷酸)、3種小分子、2條長鏈、1個雙螺旋。(2)DNA雙鏈分子中磷酸、脫氧核糖和堿基之間的數(shù)量比為1∶1∶1。(1)DNA分子由四種脫氧核苷酸組成，這四種脫氧核苷酸含有的堿基是A、U、C、G(

)(2)DNA分子由兩條方向相同的脫氧核苷酸鏈盤旋而成(

)(3)DNA分子中的堿基一定存在如下數(shù)量關系：C＝T，A＝G(

)(4)DNA單鏈中的A與T的數(shù)量一定相等(

)×正誤判斷

·矯正易混易錯×××深化探究

·解決問題疑難如圖是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？提示

[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.該片段中，游離的磷酸基團有幾個？提示2個。3.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C—G堿基對多少個？這兩個DNA分子中哪個結構更穩(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G—C堿基對共60個。N分子中A—T堿基對有20個，則G—C堿基對有80個，氫鍵共有20×2＋80×3＝280(個)，氫鍵越多的DNA分子結構越穩(wěn)定。提示M分子中有C—G堿基對共60個；N分子結構更穩(wěn)定。03三、制作DNA雙螺旋結構模型ZHIZUODNASHUANGLUOXUANJIEGOUMOXING基礎梳理

·夯實教材基礎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分子平面結構模型按照

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分子的立體結構(雙螺旋結構)模型把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。脫氧核糖相同互補配對堿基互補配對相反(1)磷酸與脫氧核糖交替連接構成DNA鏈的基本骨架(

)(2)雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)(

)(3)DNA分子中兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基一定是通過氫鍵連接的(

)正誤判斷

·矯正易混易錯√√√深化探究

·解決問題疑難以下為某同學制作的DNA雙螺旋結構模型，請找出圖中的錯誤有幾處？分別是什么？提示4處；核糖應是脫氧核糖、堿基U應為T、磷酸二酯鍵連接位置及C、G間氫鍵數(shù)錯誤。學習小結04隨堂演練知識落實SUITANGYANLIANZHISHILUOSHI1.1953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①證明DNA是遺傳物質(zhì)②確定DNA是染色體的組成成分③發(fā)現(xiàn)DNA如何儲存遺傳信息④為DNA復制機制的闡明奠定基礎A.①③ B.②③ C.②④ D.③④√解析DNA雙螺旋結構模型的構建為DNA復制機制的闡明奠定了基礎；DNA雙螺旋結構模型的構建使人們認識到DNA通過堿基對的排列順序來儲存遺傳信息，③④正確。1234562.下列是脫氧核苷酸的結構圖，正確的是解析組成脫氧核苷酸的各種分子間正確的連接方式是磷酸—脫氧核糖—含氮堿基，并且含氮堿基應連接在脫氧核糖的1號碳原子上，磷酸連接在脫氧核糖的5號碳原子上。123456√3.(2019·濱州高一檢測)下面關于DNA分子結構的敘述中，不正確的是A.每個DNA分子中通常都含有四種脫氧核苷酸B.DNA分子的兩條鏈反向平行C.DNA兩條鏈上的堿基以氫鍵相連，且A與T配對，G與C配對D.DNA分子長鏈的每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基√解析DNA分子長鏈結束部位的脫氧核糖上連接著一個磷酸和一個堿基，其他脫氧核糖上連接兩個磷酸和一個堿基，D項錯誤。1234564.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√解析由圖示可以看出，DNA是雙螺旋結構，且兩條鏈之間的堿基嚴格互補配對，即嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)；從題中不能看出兩條鏈的方向。1234565.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√解析DNA分子的基本組成單位是脫氧核苷酸，1分子脫氧核苷酸由1分子磷酸、1分子含氮堿基和1分子脫氧核糖組成，其連接方式如圖所示，含氮堿基連接在脫氧核糖的1號碳原子上，因此DNA單鏈中，相鄰堿基應通過兩個脫氧核糖和一個磷酸連接。1234566.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：123456(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。6脫氧核糖、四種堿基脫氧核糖脫氧核苷酸氧3磷酸、(3)由乙連接成丙的過程，需考慮的主要有：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__________________________。反向磷酸反向平行雙鏈間的堿基配對不遵循堿基互補配對原則(雙)螺旋交替連接的脫氧核糖和磷酸1234563.2DNA的結構基因的本質(zhì)

教學目標1.概述DNA結構的主要特點。2.通過對DNA雙螺旋結構模型構建過程的交流和討論，認同交流合作、多學科交叉在科學發(fā)展中的作用。3.制作DNA雙螺旋結構模型。新課導入孟德爾:發(fā)表遺傳定律相關論文薩頓假說：遺傳因子在染色體上摩爾根:果蠅雜交實驗：基因在染色體上“生命的基本特征就是能夠儲存和傳遞信息，亦即遺傳密碼能夠代代相傳?；蚴腔罴毎年P鍵組成部分，要懂得什么是生命，就必須知道基因是如何發(fā)揮作用的?！薄Χㄖ@《生命是什么？》格里菲思:肺炎雙球菌轉化實驗艾弗里:肺炎雙球菌體外轉化實驗1952年赫爾希和蔡斯：噬菌體侵染實驗1866年1903年1910年1928年1944年新課導入1869年米歇爾：首先發(fā)現(xiàn)核酸1901年科塞爾：核酸含有嘌呤和嘧啶萊文P.A.Levene1869-19401934年1920年：

萊文發(fā)現(xiàn)兩種不同的核酸，即：DNA和RNA。1934年：

萊文發(fā)現(xiàn)核酸可被分解成含有一個嘌呤/嘧啶、一個核糖或脫氧核糖和一個磷酸的片段,這樣的組合稱為“核苷酸”。萊文：核酸的基本構成單位是核苷酸20世紀30年代，科學家認識到：組成DNA分子的基本單位是

。DNA分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長鏈構成的。DNA分子由四種脫氧核苷酸構成脫氧核苷酸…DNA雙螺旋結構模型的構建(A)(B)(C)(D)DNA衍射圖譜說明什么問題HSchmitzer,etal.ThePhysicsTeacher,2011,49:140-143.從衍射圖譜獲取的信息：（A）X形說明DNA結構是螺旋形的；（B）菱形說明DNA分子是長鏈；（C）直線的間距是DNA分子重復單元（一個完整的螺旋）的間距；（D）缺少了兩條直線，是這是因為另一條螺旋的干擾。

DNA雙螺旋結構模型的構建查哥夫對DNA堿基構成的研究A:GT:CA:TG:C嘌呤：嘧啶牛1.291.431.041.001.1人1.561.751.001.001.0小麥1.221.181.000.970.99酵母1.671.921.031.201.0母雞1.451.291.060.910.99沙雷氏菌0.70.70.950.860.9鯡魚1.431.431.021.021.02不同生物DNA4種堿基比例關系E.Chargaff,etal.JBiolChem,1949,177(1):405不同生物DNA分子嘌呤與嘧啶的物質(zhì)的量大致相同。

即A+G=T+C腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的物質(zhì)的量大致相同；

鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的物質(zhì)的量大致相同。DNA的堿基組成有什么規(guī)律？DNA雙螺旋結構模型的構建沃森的筆記指出存在三個氫鍵的可能性引自《雙螺旋》插圖注釋本浙江人民出版社沃森-克里克配對：一個由兩個氫鍵維系的腺嘌呤-胸腺嘧啶對的形狀，竟然與一個至少由兩個氫鍵維系的鳥嘌呤-胞嘧啶對相同?？磥?，所有的氫鍵都是自發(fā)形成的，不需要人為干預，兩個堿基對就會自然呈現(xiàn)出相同的形狀。

——引自《雙螺旋》插圖注釋本

浙江人民出版社注：鮑林和科里確認鳥嘌呤和胞嘧啶之間存在三個氫鍵建構模型是自然科學研究中常用的一種方法。該方法用【模型】來模擬研究對象，被模擬的對象稱為【原型】，模型的建構是否正確，需要通過對原型的比較來確證?！驹汀俊灸Ｐ汀课呛贤瞥鯠NA雙螺旋結構模型的構建DNA的結構在DNA分子中堿基如何配對？腺嘌呤A鳥嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T腺嘌呤A胸腺嘧啶T鳥嘌呤

G胞嘧啶

C兩個脫氧核苷酸縮合反應過程DNA的結構脫氧核苷酸延伸成DNA分子DNA的結構5’3’5’3’雙螺旋DNA是由兩條脫氧核苷酸鏈構成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。DNA中的脫氧核糖和磷酸交替排連接排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側。DNA的結構DNA是由兩條脫氧核苷酸鏈構成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。DNA中的脫氧核糖和磷酸交替排連接排列在外側，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，并且堿基配對具有一定的規(guī)律。A一定與T配對，G一定與C配對。堿基之間的這種配一一對應的關系叫做堿基互補配對。脫氧核糖上與堿基相連的碳叫1’-C，與磷酸基團相連的碳叫5’-C。DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，這一端稱為5’-端，另一端有一個羥基（-OH），稱為3’-端。DNA的兩條單鏈走向相反，從雙鏈的一端起始，一條單鏈是從5’-端到3’-端，另一條單鏈則是從3’-端到5’-端。DNA雙螺旋結構的主要特點5’3’5’3’DNA的結構根據(jù)堿基互補配對原則推算DNA的堿基比例：在雙鏈DNA中，嘌呤之和等于嘧啶之和，即A+G=T+C；根據(jù)這一公式，可鑒定DNA是雙鏈還是單鏈，在一個DNA分子中，如果（A+G）/（T+C）≠1，且A≠T，G≠C，則該DNA為單鏈；如果（A+G）/（T+C）=1，且A=T，G=C，則該DNA為雙鏈；根據(jù)不同的堿基比值關系進行計算。例如在一個DNA分子中，若甲鏈（A+G）/（T+C）=1/2，則在互補的乙鏈中，（A+G）/（T+C）=2（倒數(shù)關系）；若甲鏈（A+T）/（G+C）=1/2，則在互補的乙鏈中，（A+T）/（G+C）=1/2（對等關系）。DNA的結構堿基的數(shù)量關系在真核生物中，雙螺旋結構多是線性（或鏈狀）的，并且細胞核中的DNA與組蛋白等組成染色質(zhì)；在原核生物中DNA常為環(huán)狀，且不與蛋白質(zhì)結合成染色質(zhì)；少數(shù)病毒還具有單鏈DNA。有報道稱發(fā)現(xiàn)三鏈甚至四鏈DNA。DNA分子中堿基的排列順序編碼了遺傳信息，堿基的排列順序千變?nèi)f化，若一個DNA分子有n個堿基對，則可能出現(xiàn)的排序為4n種，從而能夠攜帶大量的遺傳信息，這體現(xiàn)出DNA分子作為遺傳物質(zhì)的多樣性。而每個DNA分子特定的堿基排列順序，又構成了DNA分子的特異性。DNA空間結構的多樣性鞏固練習1.DNA兩條單鏈的堿基數(shù)量關系是構建DNA雙螺旋結構模型的重要依據(jù)。判斷下列相關表述是否正確。（1）DNA兩條單鏈不僅堿基數(shù)量相等，而且都有A、T、G、C四種堿基（）（2