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第三章 遗传的分子基础,第二节 DNA的分子结构和特点,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？如上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。,课堂导入,一、 DNA分子的结构和特点,二、制作DNA双螺旋结构模型及有关计算规律,当堂检测,内容索引,一、DNA分子的结构和特点,知识梳理,1.两种核酸在结构上的异同,答案,脱氧核,糖核酸,脱氧核,苷酸,脱氧核苷,脱氧核苷酸,A、T、G、C,核糖核苷酸,核糖核苷,A、U、G、C,2.DNA分子的结构及主要特点 (1)结构,答案,a.该模型的构建者：美国学者 和英国学者 。 b.写出图中的结构名称。 ， ， ， 。,沃森,克里克,A,G,腺嘌呤脱氧核苷酸,氢键,(2)DNA分子结构的三个主要特点 两条链的位置及方向： 。主链的基本骨架： 与 交替连接，排列在外侧。 主链的内侧：碱基排列在内侧，且遵循 原则。 卡伽夫法则 a.在DNA分子中， 与 的分子数相等， 与 的分子数相等，有AG 。 b.AT 等于GC。,答案,反向平行,脱氧核糖,磷,酸基团,碱基互补配对,A,T,G,C,TC,不一定,如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：,答案,合作探究,1.图中的1、2、5、7的名称分别是什么？ 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。,2.DNA分子结构的基本骨架是怎样构成的？ 答案 DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。,答案,3.碱基对之间是怎样结合的？配对有什么规律？ 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。 4.该片段中，游离的磷酸基团有几个？ 答案 2个。,活学活用,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基团交替连接，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 解析 在DNA分子中，AT、GC，脱氧核糖与磷酸基团交替连接，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。,解析答案,C,一题多变,判断正误： (1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G( ) (2)AT碱基对和GC碱基对具有相同的形状和直径，使DNA分子具有稳定的直径( ) (3)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构( ) (4)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸基团交替连接而成的( ) (5)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对( ) (6)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对( ),答案,方法链接,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。,返回,二、制作DNA双螺旋结构模型及有关计算规律,答案,知识梳理,1.制作DNA双螺旋结构模型 (1)原理： 双螺旋结构的主要特点。 (2)实验目的：通过制作DNA双螺旋结构模型,加深对 的理解和认识。,DNA分子,DNA分子结构特点,答案,(3)制作步骤 选择材料制作若干个 、 、 连接 多个 连接 脱氧核苷酸长链 形成 一个 分子 DNA,磷酸,脱氧核糖,碱基,脱氧核苷酸,DNA,双螺旋结构,答案,(4)注意事项 选材时，用不同形状、不同大小和颜色的材料分别代表 、磷酸和 。 要选用有一定强度和韧性的支架和连接材料。,脱氧核糖,不同的碱基,答案,2.DNA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,T,C,相等,TC,不同,111,4,4n,结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，分析：,合作探究,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？ 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。 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。,解析答案,解析答案,活学活用,2.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% 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。,A,解析答案,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，减少因为思路不清引起的错误。,易错提醒,返回,答案,课堂小结,反向平行,脱氧核糖,磷酸,互补配对,当堂检测,解析答案,1,2,3,4,5,1.下列有关DNA分子结构的叙述错误的是( ) A.双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团 B.DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接 C.嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定 D.DNA分子两条链反向平行 解析 DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖连接。,B,解析答案,1,2,3,4,5,2.在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核苷酸的模型，圆代表磷酸，下列叙述正确的是( ),A.方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基 B.两个圆可用别针(代表共价键)连接，以形成DNA的侧链 C.别针(代表共价键)应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上 D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同,1,2,3,4,5,解析 方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核苷酸之间通过3,5磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，两条DNA单链模型的位置关系应为反向平行。 答案 C,解析答案,1,2,3,4,5,3.下面为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述是( ),A.和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架 B.构成胞嘧啶脱氧核苷酸 C.占的比例越大，DNA分子越稳定 D.DNA分子中依次代表A、G、C、T,1,2,3,4,5,解析 DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸基团交替连接而成的，A错误； 胞嘧啶脱氧核苷酸由组成，B错误； 是A与T之间的氢键，G、C含量越多，DNA分子越稳定，C错误； 根据碱基互补配对原则，、依次代表A、G、C、T，D正确。 答案 D,解析答案,1,2,3,4,5,4.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 解析 据碱基互补配对原则可知，另一个碱基为T，两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。,C,1,2,3,4,5,5.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(AT)与(GC)的比值是不固定的。,1,2,3,4,5,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0.34 nm，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：,1,2,3,4,5,返回,解析答案,(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0.34 nm，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。,1,2,3,4,5,解析 材料一表明了当时科学界对DNA的认识是：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构。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，说明二者可能是一种对应关系，而A与T的总数和G与C的总数的比值不固定则说明A与T之间的对应和C与G之间的对应是互不影响的，所以沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是A与T配对，C与G配对，结果发现与各种事实相符，从而获得了成功。 答案 (1)脱氧核苷酸长链 脱氧核苷酸 (2)DNA分子中嘌呤与嘧啶之间一一对应,解析答案,1,2,3,4,5,返回,(3)A与T一一对应，C与G一一对应 (4)A与T之间的对应和C与G之间的对应互不影响 (5)碱基对 DNA分子的空间结构非常规则 (6)A与T配对，C与G配对,
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