1、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。重难点击第课时15n 一 DNA分子的结构n 二 设计和制作DNA分子双螺旋结构模型n 当堂检测DNA分子的结构和复制()n 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分子的结构时期科学家成果20
2、世纪30年代后期瑞典科学家证明DNA分子是的不对称1951年查哥夫(奥地利)定量分析DNA分子的碱基组成后，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分子为结构，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
3、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)TC氢键23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AG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(
4、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：(
5、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20060解析
6、(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
7、互补配对(2)脱氧核糖 磷酸(3)4 4 (4)4060G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
8、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
9、，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
10、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
11、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TCTCA2C2G22.设在双链DNA分子中的一条链上A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1n%，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。T2A2n%相等分子中，非互补碱
12、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。44n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()
13、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
14、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 41.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B1 2 3 42.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
15、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G24%；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B1 2 3 43.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
16、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D1 2 3 44.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
17、 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
18、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
