高中生物 第四章 遗传的分子基础 第二节 DNA的结构和DNA的复制 第1课时课件 苏教版必修2

第1课时DNA分子的结构第四章第二节DNA分子的结构和复制学习导航1.阅读教材P67，了解DNA双螺旋结构模型的构建过程。2.结合教材P6869，概述DNA分子的双螺旋结构模型的特点。3.通过制作DNA双螺旋结构模型，理解DNA分子的结构特点及相关计算。重难点击1.DNA分子的双螺旋结构模型的特点。2.DNA分子结构的有关计算规律。 课堂导入通过前面的学习，我们知道生物的遗传物质主要是DNA，细胞生物和部分病毒的遗传物质都是DNA。那么DNA究竟具有怎样的结构呢？如图是坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕像和雅典奥运会中关于人类发现DNA的过程，这就是科学家模拟的DNA模型，下面就让我们重温科学家构建DNA模型的研究历程，分析DNA的结构特点。一、DNA分子结构的认识过程及结构特点当堂检测二、制作DNA双螺旋结构模型及有关计算规律内容索引一、DNA分子结构的认识过程及结构特点时期科学家成果20世纪30年代后期瑞典科学家证明DNA分子是 的1951年查哥夫(奥地利)定量分析DNA分子的碱基组成，发现腺嘌呤(A)的量总是等于 的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于 的量1952年富兰克琳(英)确认DNA为 结构，而不是由 构成1953年沃森(美)和克里克(英)提出DNA分子的 模型基础梳理1.对对DNA分子结构的认识过程分子结构的认识过程不对称胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)一条链 螺旋 双螺旋结构2.DNA分子的分子的结构结构(1)写出图中各部分的名称 ； ； ； ； ； ； ； 。胸腺嘧啶(T)脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)(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，碱基对之间靠 连接。其中AT之间是 个氢键，GC之间是 个氢键。(3)双螺旋结构特点DNA分子是由两条链构成的，这两条链按照 的方式盘旋成双螺旋结构。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。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。碱基之间的这种一一对应关系，叫做_原则。氢键23反向平行脱氧核糖和磷酸碱基氢键AG碱基互补配对如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：答案答案1为碱基对、2为一条脱氧核苷酸单链片段、5为腺嘌呤脱氧核苷酸、7为氢键。问题探究答案1.图中的1、2、5、7的名称分别是什么？答案答案DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对；且有一定规律：A与T配对，G与C配对。2.两条链之间的碱基是怎样结合的？配对有什么规律？答案答案连接方式为：C脱氧核糖磷酸基脱氧核糖A。3.结构2中的相邻碱基C和A是如何连接的？答案答案答案2个。4.该片段中，游离的磷酸基有几个？5.现有M、N两个均含有200个碱基的双链DNA分子，其中M分子中共有260个氢键，N分子中含有20个腺嘌呤，那么M分子中有CG碱基对多少个？这两个DNA分子哪个结构更稳定？答案答案M分子中有CG碱基对共60个；N分子更稳定。答案分析分析假设M分子只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即GC碱基对共60个。N分子中AT对有20个，则GC对有80个，氢键共有202803280个，氢键越多的DNA分子越稳定。分析知识知识整合整合DNA中两条链反向平行，每条链有一个游离的磷酸基；一条链内的相邻碱基由脱氧核糖磷酸基脱氧核糖连接；两条链之间的碱基由氢键连接形成碱基对，AT之间有2条氢键，GC之间有3条氢键；相同长度的DNA分子，GC碱基对越多，氢键越多，DNA分子越稳定。拓展应用1.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分子中氢键数目和碱基数目一定相等D.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答案解析解析在DNA分子中，AT、GC，脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在DNA外侧，共同构成DNA分子的基本骨架；DNA分子两条链反向平行；AT间是2个氢键，GC间是3个氢键，氢键数目和碱基数目不相等。 解析2.如图是一个DNA分子的片段，从图中不能得到的信息是A.DNA是双螺旋结构B.碱基严格互补配对C.嘌呤数等于嘧啶数D.两条脱氧核苷酸链反向平行答案解析解析由图示可以看出，DNA是双螺旋结构，且两条链之间碱基严格互补配对，即嘌呤数等于嘧啶数；从题中不能看出两条链的方向。解析知识拓展知识拓展(1)相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。二、制作DNA双螺旋结构模型及有关计算规律1.制作制作DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型(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”：将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须 ，碱基之间能够。(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)模型：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。 基础梳理脱氧核糖相同互补配对碱基互补配对相反2.DNA分子双螺旋结构模型的计算规律分子双螺旋结构模型的计算规律(1)在双链DNA片段中，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 ，即AG 。(2) 的值在不同DNA分子中是 的，是DNA分子多样性和特异性的表现。(3)在一个双链DNA分子中，脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的数量比例为 。(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。胸腺胞嘧啶TC相等TC不同1 1 144n答案答案T2A2n%；整个DNA分子中：ATn%；互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。问题探究结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，分析：1.设在双链DNA分子中的1号链上A1T1n%，则2号链上A2T2的比例为多少？整个DNA分子中AT的比例又是多少？据此，你有什么结论？答案分析分析因为A1T2，A2T1，则：A1T1T2A2n%。整个DNA分子中：ATn%。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分子中都相等。分析答案答案 在双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，整个DNA分子中，该比值是1。分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，整个DNA分子中，该比值是1。答案分析知识知识整合整合双链DNA分子中配对碱基之和的比值在两条单链和整个DNA分子中都相等；不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数，整个DNA分子中该比值为1。解析解析每个脱氧核苷酸含有一个碱基，因为含有4 000个碱基对，所以含有8 000个脱氧核苷酸。因为胞嘧啶和鸟嘌呤的数目是2 200对，所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的数目是1 800对，又因腺嘌呤和胸腺嘧啶数目相等，所以腺嘌呤的数目是1 800个。拓展应用3.已知1个DNA分子中有4 000个碱基对，其中胞嘧啶有2 200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是A.4 000个和900个B.4 000个和1 800个C.8 000个和1 800个D.8 000个和3 600个答案解析4.某DNA分子中AT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%答案解析解析解析整个DNA中的AT占整个DNA碱基总数的44%，则GC占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链(b)上的C占b链碱基总数的21%，则G(a链上)C(b链上)占DNA分子碱基总数的21%。因为总的GC占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G(b链上)C(a链上)占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%，所以答案选A。易错提醒易错提醒进行碱基计算时要注意以下几点进行碱基计算时要注意以下几点(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，减少因为思路不清晰引起的错误。课堂小结反向平行磷酸脱氧核糖互补配对当堂检测1.1953年沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于发现DNA如何存储遗传信息确定DNA是主要的遗传物质发现DNA分子中碱基含量的规律性 为DNA复制机制的阐明奠定基础A. B.C. D.23451答案解析解析双螺旋结构模型的确定解释了DNA为什么能存储大量遗传信息，为DNA半保留复制奠定了基础，因此正确。解析解析解析根据碱基互补配对原则，组成双链DNA分子的脱氧核苷酸至少有2种，其中的五碳糖为脱氧核糖；位于DNA分子长链结束部位的每个脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，有AGTC。2.关于DNA分子结构的叙述，正确的是A.组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种B.每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的D.双链DNA分子中，ATGC答案23415解析234153.下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段(其中代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是答案解析A.甲说：该图没有什么物质和结构上的错误B.乙说：该图有一处错误，就是U应改为TC.丙说：该图中核糖应改为脱氧核糖D.丁说：如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的23415解析解析该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误：五碳糖应为脱氧核糖；碱基不应含尿嘧啶(U)；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。234154.DNA的一条单链中(AG)/(TC)0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为A.0.4、0.6 B.2.5、1.0C.0.4、0.4 D.0.6、1.0答案解析解析根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因为AT，GC，所以(AG)/(TC)的比值为1.0。在双链DNA分子中，一条链上的(AG)/(TC)与另一条链上(TC)/(AG)的值相等，为0.4，因而互补链中(AG)/(TC)2.5。解析5.下面图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)，请回答下列问题：23415答案解析解析图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，其互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸。解析(1)据图甲推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是_个。 5(2)根据图甲中脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序，推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为_(从上往下)。23415答案解析解析看清楚图甲中各列所示的碱基种类是读出脱氧核苷酸链碱基序列的关键。解析CCAGTGCGCC(3)图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的(AG)/(TC)总 是 为 _ _ _ _ ， 由 此 证 明 D N A 分 子 中 碱 基 的 数 量 关 系 是_。图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的A/G分别为_、_，由此说明了DNA分子具有特异性。23415答案解析1嘌呤数等于嘧啶数11/423415解析解析在双链DNA分子中，因为碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数；不同的DNA分子中(AT)/(GC)、A/G、T/C是不同的，体现了DNA分子的特异性。