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,遗传的分子基础,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P68和相关模型，概述DNA分子的双螺旋结构模型的特点。 3.结合教材P69制作DNA双螺旋结构模型，理解DNA分子的结构特点并掌握有关的计算规律。,目标导读,DNA分子的双螺旋结构模型的特点及其相关计算。,重难点击,一 DNA分子的结构,二 设计和制作DNA分子双螺旋结构模型,当堂检测,DNA分子的结构和复制(),三 有关DNA分子结构的计算,1.解开DNA分子结构之谜 20世纪3050年代，许多科学家对DNA分子结构进行了深入的研究。结合教材，了解科学家们的探索历程。,一 DNA分子的结构,不对称,胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C),螺旋,一条,链,双螺旋结构,2.DNA分子的结构层次 依据上述科学家的探索完善下图图解，探究DNA分子的结构层次。,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,N P,脱氧核苷酸,3.DNA分子的结构,(1)写出上图中各部分的名称： ； ； ； ； ； ；_ 。 (2)从图中可以看出，和A配对的一定是 ，和G配对的一定是 ，碱基对之间靠 连接。其中，AT之间形成 个氢键，GC之间形成 个氢键。,胸腺嘧啶(T),脱氧核糖,磷酸,碱基对,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧,啶(C),T,C,氢键,2,3,含GC碱基对多的DNA分子稳定性高。,小贴士,4.双螺旋结构的特点 (1)DNA分子是由 链构成的，这两条链按照 的方式盘旋成双螺旋结构。 (2)DNA分子中的 交替连接，排列在双螺旋的外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。,两条,反向平行,脱氧核糖和磷酸,碱基,(3)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,A,G,碱基互补配对,(1)相邻碱基之间的连接方式 两条链之间：以氢键相连，形成碱基对。 一条单链上：以“碱基脱氧核糖磷酸脱氧核糖碱基”相连。,小贴士,(2)每条链中，脱氧核苷酸分子之间的连接,即一个脱氧核苷酸分子中脱氧核糖上的1号碳原子与碱基相连，3号碳原子与另一个脱氧核苷酸上的磷酸通过化学键磷酸二酯键相连。 (3)两条链的方向：相反，可由脱氧核糖的方向进行判断。 (4)每个DNA片段中有2个游离的磷酸基团，分别在2条链的其中一端(即5端)。,归纳提炼,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。,活学活用,1.如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题：,(1)从主链上看，两条单链 平行；从碱基关系看，两条单链 。 (2) 和 相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。,(3)图中有 种碱基， 种碱基对。,(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答： 该DNA片段中共有腺嘌呤 个，C和G构成的碱基对共 对。 在DNA分子稳定性的比较中， 碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。,问题导析 (1)DNA分子两条链按 平行方式盘旋成双螺旋结构，在外侧 和 交替连接，构成基本骨架。 (2)DNA分子中含有200个碱基，也就是100个碱基对，如果碱基对之间全为两个氢键，则氢键个数应为 个，实际氢键个数为260个，多出 个，应为GC碱基对的个数。,反向,脱氧核糖,磷酸,200,60,解析 (1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。 (2)脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。 (3)图中涉及到4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即AT、TA、GC、CG。,(4)假设该DNA片段只有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或CG碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为：(200260)/240(个)。C和G共60对，由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。,答案 (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)40 60 G与C,二 设计和制作DNA分子双螺旋结构模型,根据DNA分子的结构特点，制作DNA分子的双螺旋结构模型，并完成下面的问题。 1.材料用具 硬塑方框2个(长约10 cm)，细铁丝2根(长约0.5 m)，球形塑料片(代表 )若干，双层五边形塑料片(代表 )若干，4种不同颜色的长方形塑料片(代表 )若干，粗铁丝2根(长约10 cm)，订书钉。,磷酸,脱氧核糖,4种不同碱基,2.方法步骤 (1)制作脱氧核苷酸模型：按照每个 的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。 (2)制作多核苷酸长链模型：按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成一条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：,脱氧核苷酸,一是两条长链的单核苷酸数目必须 ；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够 ，不能随意组装。这是实验成败的关键所在。 (3)制作DNA分子平面结构模型：按照碱基 的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来。,相同,相互配对,互补配对,(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 一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。,旋转,3.通过统计全班同学制得的模型，观察模型思考DNA分子的特征 (1)制得的不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样，说明DNA分子具有 。 (2)每一种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，说明DNA分子具有 。,多样性,特异性,(3)通过模型观察发现 位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变。 两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。 上述两点说明DNA分子在空间结构上是稳定的，DNA分子具有 。,稳定性,归纳提炼,1.构成DNA分子的碱基只有4种，配对方式只有2种，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化，从而构成了DNA分子的多样性。 2.每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段就代表了遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息，因此这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。,3.DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。生物界多样性的直接原因是蛋白质的多样性；生物界多样性的根本原因是基因的多样性。,2.如图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是( ),活学活用,A.和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架 B.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C.当DNA复制时，是磷酸二酯键 D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息,问题导析 (1)脱氧核糖和 交替连接构成DNA分子的基本骨架。 (2)氢键的形成不需要 。 解析 和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架；中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，下方的磷酸基团与才能共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸；是氢键。 答案 D,酶的催化,磷酸,三 有关DNA分子结构的计算,如图是DNA分子中碱基配对的情况示意图，结合该图总结与碱基互补配对原则有关的规律。,1.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相等，即AG 。一条链中的A和另一条链中的T相等，可记为A1T2，同样：T1 ，G1 ，C1 。,胸腺,胞嘧啶,T,C,TC,A2,C2,G2,2.设在双链DNA分子中的一条链上A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1 n%，整个DNA分子中：AT ，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 。,T2A2,n%,相等,分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中_ 。,互为,倒数,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。,4,4n,进行碱基计算要注意以下几点 (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。,小贴士,归纳提炼,碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性 (1)共性：不因生物种类的不同而不同,3.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%,活学活用,问题导析 (1)DNA分子中互补碱基之和所占比例等于每条链中这种比例，(AT)/(ATGC)44%，因此(A1T1)/(A1T1G1C1) ，在整个单链中ATGC1，可以得出，(G1C1)/(A1T1G1C1) 。 (2)题干中G1/(A1T1G1C1)21%，在互补链中G2 ，所以G2/(A1T1G1C1)56%21%35%。,44%,56%,C1,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)占整个DNA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。 答案 A,课堂 小结,反向平行,脱氧核糖,互补配对,当堂检测,1,2,3,4,1.在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。下图中连接错误的是( ),1,2,3,4,解析 同一条脱氧核苷酸链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接是通过脱氧核糖上的3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团之间脱水聚合连接而成的。 答案 B,1,2,3,4,2.假设一个DNA分子片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是( ) A.26%,312个 B.24%,288个 C.24%,298个 D.12%,144个 解析 DNA分子的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即DNA分子中有一个A，必定有一个和其互补的T；,1,2,3,4,有一个C，必有一个G。根据这个原理可知G 24%；又知T共312个，占26%，则可知该DNA分子片段中共有碱基31226%1 200(个)；前面已计算出G占24%，则G的数目是1 20024%288(个)。 答案 B,1,2,3,4,3.下列能正确表示DNA片段的示意图的是( ),1,2,3,4,解析 DNA中存在T，不存在U，可排除A选项； DNA分子的两条链是反向平行的，而不是B选项中同向的(依据两条链中脱氧核糖分析)； A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，可排除C选项。 答案 D,1,2,3,4,4.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。,1,2,3,4,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,材料三 根据富兰克琳等人对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。请分析回答下列问题：,1,2,3,4,(1)材料一表明DNA分子是由两条 组成的，其基本组成单位是 。 (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_ 。,1,2,3,4,(4)A与T的总数和G与C的总数的比值不固定，说明 。 (5)富兰克琳等人提出的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 。,1,2,3,4,(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。 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,1,2,3,4,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。,1,2,3,4,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 (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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