1、第2节 DNA分子的结构 新课导入 导入1:洋葱表皮细胞用甲基绿、吡罗红混合染色剂染色后哪种核酸被染成绿色?哪种核酸被染成红色?哪种核酸属于该细胞的遗传物质?提示:DNA、RNA、DNA。导入2:同学们去过北京中关村高科技园吗?那里有个独特形状的雕塑,那是以什么为蓝本制作的呢?提示:DNA。请同学们仔细观察这个雕塑有什么特点?DNA分子究竟有什么样的结构呢?引入课题。同学们想知道隶属于遗传物质的DNA的结构吗?教师参考 自主学习要点探究自主学习学习目标:1.概述DNA分子结构的主要特点。2.制作DNA分子双螺旋结构模型。3.讨论DNA双螺旋结构模型的构建。知识梳理 一、DNA双螺旋结构模型的构
2、建 1.构建者:和 。2.构建过程 沃森 克里克 选择 下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述,错误的是()A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上,这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C 4种碱基 B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析,得出DNA分子呈螺旋结构 C.沃森和克里克曾尝试构建了多种模型,但都不科学 D.沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量,鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量的启发,构建出科学的模型 B 二、DNA分子的结构 1.图示 2.解读 基本组 成元素
3、组成物质 基本组 成单位 ,共4种整体结构由两条链按 方式盘旋成双螺旋结构结构 特点外侧由 和 交替连接组成基本骨架内侧碱基之间通过氢键连接;遵循 原则,即A()一定与 配对,C()一定与 配对C、H、O、N、P 磷酸 脱氧核糖 碱基 脱氧核苷酸 反向平行 脱氧核糖 磷酸 碱基互补配对 腺嘌呤 胸腺嘧啶 胞嘧啶 鸟嘌呤 判断(1)DNA分子由4种脱氧核苷酸组成,这4种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。()(2)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。()(3)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则,即A=U,G=C。()(4)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺
4、旋结构。()三、制作DNA双螺旋结构模型 1.目的要求 通过制作DNA 结构模型,加深对DNA分子结构特点的认识和理解。双螺旋 2.制作程序 制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基 若干个脱氧核苷酸 脱氧核苷酸单链 DNA 分子的平面结构 DNA 分子双螺旋结构 选择 某学生制作的以下碱基对模型中,正确的是()A 问题引领:1.组成DNA分子基本单位的4种脱氧核苷酸的差异是什么?2.4种基本单位是怎样连接为DNA单链的?两条单链之间又是通过什么连接的?3.DNA分子的空间结构也像蛋白质分子那样多种多样吗?要点探究DNA分子的结构特点 要点一 教师参考 1.DNA的结构单位:脱氧核苷酸(4种)2.平面结
5、构(1)一条脱氧核苷酸链:由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成化学键相连接。如图所示:(2)两条链之间的连接:A一定与T配对,两碱基之间形成两个氢键;G一定与C配对,两碱基之间形成三个氢键。如图所示:3.空间结构规则的双螺旋结构(1)两条链反向平行,有规则地盘绕成双螺旋。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。(3)碱基排列在内侧,且遵循碱基互补配对原则。如图。【典例1】下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA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()A.甲说:该图没有什么物质和结构上的错误
6、B.乙说:该图有一处错误,就是U应改为T C.丙说:该图有三处错误,其中核糖应改为脱氧核糖 D.丁说:如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的 解析:图中有三处错误,错误一:组成DNA的五碳糖应该是脱氧核糖,所以图中的核糖应改为脱氧核糖;错误二:碱基应为A、T、G、C四种,其中图中的U应改为T;错误三:单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不应该是磷酸与磷酸之间,而是在磷酸与脱氧核糖之间连接而成的。即使是RNA双链结构,磷酸与磷酸之间也无化学键相连,应是磷酸与核糖之间形成化学键。答案:C 方法透析 巧用五个数字记忆DNA分子结构 五(种元素):C、H、O、N、P。四(种碱基):A、G、C、T,相应的有
7、四种脱氧核苷酸。三(种小分子或物质):磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。二(条长链):两条DNA单链。一(种双螺旋结构)。备选例题 下面为 DNA 分子结构示意图,对该图的叙述正确的是()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.是氢键,其形成遵循碱基互补配对原则 d.DNA 分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 e.占的比例越大,DNA 分子越不稳定 f.依次代表 A、G、C、T A.bcdf B.cdf C.abcf D.bce B 解析:DNA分子是反向平行的双螺旋结构,磷酸与脱氧核糖交替排列在外侧,构成了DNA的基本骨架;中的及下方的磷酸基团组成胞嘧
8、啶脱氧核苷酸;碱基互补配对,配对碱基之间通过氢键相连;DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息;G与C之间形成3条氢键,G与C含量越多,DNA分子越稳定;根据碱基互补配对原则AT,GC,CG,TA,所以依次代表A、G、C、T。方法透析 “三看法”判断DNA分子的正误 一看外侧是否反向平行 二看外侧链成键位置是否正确,正确的成键位置在脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基与相邻核苷酸的3碳原子之间。三看内侧链碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。【题组演练】1.(2015安徽安庆段考)1953年,沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型。关于DNA分子双螺旋结构的特点,叙述错 误的是()A.DNA
9、分子由两条反向平行的链组成 B.脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧 C.碱基对构成DNA分子的基本骨架 D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 C 解析:DNA分子是由两条反向平行的长链组成的,A项正确;两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,排列在双螺旋的内侧,D项正确;脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架,B项正确,C项错误。2.如图表示某同学在制作 DNA 双螺旋结构模型时,制作的一条脱氧核苷酸链,下列表述不正确的是()A.能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的 a 或 b B.图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有 1 个 C.相邻脱氧核苷酸之间通过化学键连接起来 D.从碱
10、基上看,缺少的碱基是 T A 解析:图中所示a表示的是一个完整的脱氧核苷酸;图中与五碳糖直接相连的碱基只有一个;图中处表示的是磷酸二酯键,相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接;脱氧核苷酸中的碱基共有4种,即A、G、C、T。问题引领:1.构成DNA分子的4种碱基基本的数量关系是什么?2.由其基本数量关系还能推导出哪些规律?碱基间的数量关系 要点二 教师参考 项目 双链 DNA 1链 2链 规律 A、T、G、T 关系 AT GC A1T2 G1C2 T1A2 C1G2 双链 DNA 中,A 总等于 T,G 总等于 C,且1 链上的 A 等于 2 链上的 T,1 链上的 G等于 2 链上的 C 两个非互补
11、碱基之和之比即(A+G)/(T+C)或(G+T)/(A+C)1 m 1m DNA 双链中两个非互补碱基之和总相等,且占全部 DNA 碱基数的一半,两链间非互补碱基之和之比互为倒数 两个互补碱基和之比,即(A+T)/(G+C)或(G+C)/(A+T)n n n 在同一 DNA 中,双链和单链中两个互补碱基和之比相等 某种碱基的比例(x 为 A、T、G、C 中某种碱基的百 分含量)122xx x1 x2 某碱基占双链 DNA 碱基总数的百分数等于相应碱基占相应单链的比值的和的一半【典例2】(2015福建龙岩期末)下列关于双链DNA分子的叙述,哪项是错误的()A.一条链中A和T的数量相等,则互补链中
12、A和T的数量也相等 B.一条链中G为C的2倍,则互补链中G为C的0.5倍 C.一条链的CT=12,则互补链的GA=21 D.一条链中ATGC=1234,则互补链中相应的碱基比为2143 解析:根据碱基互补配对原则,一条链中的A和T分别与互补链中的T和A配对,一条链中G和C分别与互补链中的C和G配对,所以A项、B项正确;根据前面分析可知,一条链的CT=12,则互补链的GA=12,C项错误;一条链中ATGC=1234,则互补链中相应的碱基比为2143,D项正确。答案:C 方法透析 解答碱基计算问题的方法步骤(1)搞清楚题中所给和所求的碱基比例是占整个DNA分子的碱基比例,还是占DNA分子一条链的碱
13、基比例。(2)画一个DNA分子的平面结构模式图,并在图中标出已知的和所要求的 碱基。(3)根据碱基互补配对原则及其有关规律进行计算。备选例题 一个DNA分子的一条链上,腺嘌呤比鸟嘌呤多40%,两者之和占DNA分子碱基总数的24%,则这个DNA分子的另一条链上,胸腺嘧啶占该链碱基总数的()A.44%B.24%C.14%D.28%D 解析:画出 DNA 简图(如图)。依题意,列出等量关系:(A1-G1)/G1=40%A1=1.4G1 而在整个 DNA 分子中:(A1+G1)/200=24%A1+G1=48 联立得:A1=28。整个 DNA 分子中 A1=T2,则 T2占其所在链碱基总数的比例为 2
14、8100100%=28%。C 解析:由碱基互补配对原则可以推出,一条链中(A+C)/(T+G)=0.4,则互补链中(A+C)/(T+G)=2.5,在整个DNA链中,A=T、G=C,所以(A+C)/(T+G)=1。【题组演练】1.(2015安徽阜阳红旗中学期中)DNA分子的一条链中(A+C)/(T+G)=0.4,则在其互补链中及整个DNA中该比例分别是()A.0.4,0.4 B.2.5,0.4 C.2.5,1.0 D.0.6,1.0 2.(2015辽宁大连信息高中期中)20世纪50年代初,查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析,发现(A+T)/(C+G)的比值如下表。结合所学知识,你认为能得出的
15、结论是()D DNA来源大肠杆菌小麦鼠猪肝猪胸腺猪脾(A+T)/(C+G)1.011.211.211.431.431.43A.猪的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些 B.小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同 C.小麦DNA中(A+T)的数量是鼠DNA中(C+G)数量的1.21倍 D.同一生物不同组织的DNA碱基组成相同 解析:由于碱基A与T之间有两个氢键,而G与C之间有三个氢键,DNA分子中氢键的数量越多,即(A+T)/(C+G)比值越小,DNA分子的结构越稳定,因此大肠杆菌的DNA分子结构最稳定,A项错误;小麦和鼠的DNA分子中(A+T)/(C+G)的比值相同,但所携带的遗传信息不同,B项错误;小麦中(A+T)/(C+G)的比值为1.21,说明小麦中A+T的数量是小麦中G+C数量的1.21倍,但不一定是鼠中G+C数量的1.21倍,C项错误;由表中猪肝、猪胸腺、猪脾的(A+T)/(C+G)均为1.43可知碱基组成相同,D项正确。点击进入课时训练 谢谢观赏Thanks!