生物（人教版必修2）課件第3章第2節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)

第三章遺傳因子的發(fā)現(xiàn)第2節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)1．討論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程。2．概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。(重點(diǎn))3．制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。(難點(diǎn))DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出是多個(gè)科學(xué)家不懈努力的結(jié)果，閱讀教材內(nèi)容，完成下面的內(nèi)容并思考。1．構(gòu)建者：美國(guó)生物學(xué)家__________和英國(guó)物理學(xué)家__________。知識(shí)點(diǎn)一DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建沃森

克里克

2．構(gòu)建過程提示：DNA衍射A、G、C、T螺旋堿基磷酸—脫氧核糖骨架堿基A===T

G===C

A與T

G與C3．互動(dòng)交流(1)寫出脫氧核苷酸的化學(xué)元素組成、結(jié)構(gòu)和種類。提示：脫氧核苷酸的基本組成元素是C、H、O、N、P，每一分子脫氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮堿基和一分子脫氧核糖構(gòu)成的，由于堿基的不同，脫氧核苷酸有4種。(2)根據(jù)沃森和克里克的模型，你認(rèn)為DNA分子的空間結(jié)構(gòu)是怎樣的？提示：兩條鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(3)模型中A—T與G—C堿基對(duì)具有相同的形狀和直徑，這樣組成的DNA分子具有什么樣的特點(diǎn)？提示：具有穩(wěn)定直徑的特點(diǎn)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立過程的啟示(1)科學(xué)研究需要協(xié)作精神。(2)科學(xué)研究需要不斷提升技術(shù)手段來獲得相應(yīng)的知識(shí)。(3)科學(xué)研究需要不懈的努力和不斷修正錯(cuò)誤的發(fā)展思想。1．判斷正誤(1)沃森和克里克構(gòu)建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)只適用于細(xì)胞核，不適用于細(xì)胞質(zhì)。(

)(2)該DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)并不適用于原核生物和病毒。(

)(3)沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)曾經(jīng)出現(xiàn)過錯(cuò)誤，如將堿基排于外側(cè)，將相同堿基配對(duì)等。(

)×

×

√

2．如圖是一個(gè)DNA分子的片斷，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解析：此為DNA立體結(jié)構(gòu)模式圖，磷酸與脫氧核糖交替排列的側(cè)鏈沒有體現(xiàn)方向性。答案：D3．下列關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是建立在DNA以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈的基礎(chǔ)上，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C4種堿基B．威爾金斯和富蘭克林通過對(duì)DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)C．沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建了多種模型，但都不科學(xué)D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(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)的量的啟發(fā)，構(gòu)建出科學(xué)的模型解析：沃森和克里克依據(jù)威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜及有關(guān)數(shù)據(jù)，推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。答案：B閱讀教材內(nèi)容，結(jié)合制作模型體驗(yàn)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)，并探討下列問題。知識(shí)點(diǎn)二DNA分子的結(jié)構(gòu)1．DNA的結(jié)構(gòu)層次基本組成元素：C、H、O、N、P

↓基本組成物質(zhì)：磷酸、__________、含氮堿基

↓基本組成單位：____________

(4種)

↓DNA單鏈：脫氧核苷酸鏈

↓兩條DNA雙鏈：DNA__________結(jié)構(gòu)脫氧核糖

脫氧核苷酸

雙螺旋

2．DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(1)兩條脫氧核苷酸鏈按__________方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)②__________和①________交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；________排列在內(nèi)側(cè)。(3)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：⑤____________一定與T(胸腺嘧啶)配對(duì)；G(鳥嘌呤)一定與⑦_(dá)___________配對(duì)。反向平行

脫氧核糖

磷酸

堿基

A(腺嘌呤)

C(胞嘧啶)

3．DNA分子的特性(1)__________：空間結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。①位于外側(cè)的基本骨架一定是由磷酸和脫氧核糖交替連接形成的，不會(huì)改變。②兩條鏈間的堿基互補(bǔ)配對(duì)方式穩(wěn)定不變，總是A與T、G與C配對(duì)。堿基對(duì)及其側(cè)鏈基團(tuán)對(duì)維持DNA分子的空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有著重要的作用。穩(wěn)定性

(2)__________：不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目有差異，排列順序多種多樣。(3)__________：每一種DNA分子都有特定的堿基排列順序。多樣性

特異性

4．互動(dòng)交流(1)每個(gè)DNA片段中，游離的磷酸基團(tuán)數(shù)是多少？磷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶含氮堿基數(shù)是多少？提示：2個(gè)1∶1∶1(2)雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基數(shù)與嘧啶堿基數(shù)有什么關(guān)系？提示：嘌呤堿基數(shù)＝嘧啶堿基數(shù)。提示：1/m。由于一條鏈中的A等于其互補(bǔ)鏈中的T，C等于其互補(bǔ)鏈中的G，所以比例互為倒數(shù)。(4)如果DNA一條鏈中的(A1＋T1)/(G1＋C1)＝a，那么另一條鏈中的(A2＋T2)/(G2＋C2)是多少？該DNA分子中(A＋T)/(G＋C)是多少？請(qǐng)闡明原因。提示：①(A2＋T2)/(G2＋C2)＝a。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2，所以由(A1＋T1)/(G1＋C1)＝a，可知(A2＋T2)/(G2＋C2)＝a。②(A＋T)/(G＋C)＝a。因?yàn)?A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝2(A1＋T1)/2(G1＋C1)＝a。1．DNA結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”記憶五種元素：C、H、O、N、P；四種堿基：A、G、C、T，相應(yīng)地有四種脫氧核苷酸；三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基；兩條長(zhǎng)鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈；一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1．判斷正誤(1)DNA分子中堿基之間的配對(duì)關(guān)系是一一對(duì)應(yīng)的。(

)(2)若已知DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的堿基總數(shù)，并知道其中任一堿基數(shù)，則可推算其他堿基數(shù)。(

)(3)DNA分子中堿基種類及堿基間配對(duì)方式雖然很局限，但DNA分子卻具多樣性。(

)(4)同一生物個(gè)體不同細(xì)胞中其DNA分子差異較大。(

)√

√

√

×

2．(2016·上海卷)在DNA分子模型的搭建實(shí)驗(yàn)中，若僅有訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構(gòu)建一個(gè)含10對(duì)堿基(A有6個(gè))的DNA雙鏈片段，那么使用的訂書釘個(gè)數(shù)為(

)A．58

B．78

C．82

D．88解析：構(gòu)成一個(gè)脫氧核苷酸需要2個(gè)訂書釘，20個(gè)脫氧核苷酸總共需要40個(gè)；一條DNA單鏈需要9個(gè)訂書釘連接，兩條鏈共需要18個(gè)；雙鏈間的氫鍵數(shù)共有20×2＋4＝44，總共需要訂書釘40＋18＋44＝82個(gè)。答案：C3．請(qǐng)進(jìn)行下列相關(guān)計(jì)算：(1)已知在DNA分子的一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)＝m，則另一條互補(bǔ)鏈中這種比例是________，這個(gè)比例關(guān)系在整個(gè)DNA分子中是________。(2)如果在DNA分子的一條單鏈中(A＋T)/(C＋G)＝n，則另一條互補(bǔ)鏈中這種比例是________。(3)若DNA分子的一條單鏈中(A＋T)/(A＋T＋C＋G)＝k，則另一條互補(bǔ)鏈中這種比例是______，而在整個(gè)DNA分子中是________。(4)如果DNA分子的一條鏈中的A占15%，互補(bǔ)鏈中的A占25%，則整個(gè)DNA分子中A占________。答案：(1)1/m

1

(2)n

(3)k

k

(4)20%提示：反向平行脫氧核糖互補(bǔ)配對(duì)問題探討提示：此題是個(gè)開放性題目，學(xué)生可以通過收集資料、討論交流得出答案。解析：這道題主要是培養(yǎng)學(xué)生收集資料、討論交流的能力。本節(jié)聚焦1．提示：通過閱讀教材中的故事，找到答案。2．答案：①DNA分子是由兩條鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；②DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)；③兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)有一定的規(guī)律：A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)。旁欄思考題1．(1)當(dāng)時(shí)科學(xué)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)有：組成DNA分子的單位是脫氧核苷酸；DNA分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成的；(2)英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA的X射線衍射圖譜；(3)美國(guó)生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子結(jié)構(gòu)的方法(1950年)，即按照X射線衍射分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型的方法(因?yàn)槟Ｐ湍苁股锎蠓肿臃浅?fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，以完整的、簡(jiǎn)明扼要的形象表示出來)，為此，沃森和克里克像擺積木一樣，用自制的硬紙板構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型；(4)奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫的研究成果：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)的量這一堿基之間的數(shù)量關(guān)系。解析：這里揭示每個(gè)成果的取得都不是一帆風(fēng)順的，要勇于正視失敗，在失敗面前不要?dú)怵H，要勇于探索、創(chuàng)新。思考與討論1．答案：(1)2條。規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)脫氧核糖和磷酸交替排列在兩鏈的外側(cè)。(3)A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。它們位于DNA的內(nèi)部。解析：此題考查DNA的結(jié)構(gòu)，應(yīng)理解記憶。2．答案：資料中主要涉及物理學(xué)(主要是晶體學(xué))、生物化學(xué)、數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。涉及的方法主要有：X射線衍射結(jié)構(gòu)分析方法，其中包括數(shù)學(xué)計(jì)算法、構(gòu)建模型的方法等?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中許多成果的取得，都是多學(xué)科交叉運(yùn)用的結(jié)果；反過來，多學(xué)科交叉的運(yùn)用，又會(huì)促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展，誕生新的邊緣學(xué)科，如生物化學(xué)、生物物理學(xué)等。解析：生物學(xué)科發(fā)展離不開其他學(xué)科的成果。3．答案：要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；要善于與他人交流和溝通，閃光的思想是在交流與撞擊中獲得的；研究小組成員在知識(shí)背景上最好是互補(bǔ)的，對(duì)所從事的研究要有興趣和激情等。解析：要善于與他人合作，富有合作探索精神。模型建構(gòu)1．答案：DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基對(duì)的排列順序卻是千變?nèi)f化的。堿基對(duì)千變?nèi)f化的排列順序使DNA儲(chǔ)存了大量的遺傳信息。解析：DNA中脫氧核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。2．答案：(1)靠DNA分子堿基對(duì)之間的氫鍵使兩條鏈連接在一起；(2)在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，由于堿基對(duì)平面之間相互靠近，形成了與堿基對(duì)平面垂直方向的相互作用力。解析：DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)維持了DNA的穩(wěn)定性。3．答案：半保留復(fù)制。解析：可以通過預(yù)習(xí)DNA分子的復(fù)制后再回答。課后練習(xí)一、基礎(chǔ)題1．答案：1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥嘌呤4.胸腺嘧啶5.脫氧核糖6.磷酸7.(胸腺嘧啶)脫氧核苷酸8.堿基對(duì)9.氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈的片段解析：此題考查DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，應(yīng)理解掌握。2．C由此DNA中有4000個(gè)堿基對(duì)推出此DNA含有8000個(gè)脫氧核苷酸。由A＋C＝G＋T＝4000、C＝2200，推出A＝1800個(gè)。3．B此題考查脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)熟練掌握。二、拓展題答案：∵A＝T

G＝C∴A＋G