1、第三章 遗传因子的发现 第2节 DNA分子的结构1讨论DNA双螺旋结构模型的构建过程。2概述DNA分子结构的主要特点。(重点)3制作DNA双螺旋结构模型。(难点)DNA双螺旋结构模型的提出是多个科学家不懈努力的结果，阅读教材内容，完成下面的内容并思考。1构建者：美国生物学家_和英国物理学家_。知识点一 DNA双螺旋结构模型的构建沃森 克里克 2构建过程提示：DNA衍射 A、G、C、T 螺旋 碱基 磷酸脱氧核糖骨架 碱基 A=T G=C A与T G与C3互动交流(1)写出脱氧核苷酸的化学元素组成、结构和种类。提示：脱氧核苷酸的基本组成元素是C、H、O、N、P，每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷酸、
2、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖构成的，由于碱基的不同，脱氧核苷酸有4种。(2)根据沃森和克里克的模型，你认为DNA分子的空间结构是怎样的？提示：两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。(3)模型中AT与GC碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有什么样的特点？提示：具有稳定直径的特点。DNA双螺旋结构模型的建立过程的启示(1)科学研究需要协作精神。(2)科学研究需要不断提升技术手段来获得相应的知识。(3)科学研究需要不懈的努力和不断修正错误的发展思想。1判断正误(1)沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构只适用于细胞核，不适用于细胞质。()(2)该DNA双螺旋结构并不适用于原核生物和病毒。()
3、(3)沃森和克里克构建DNA双螺旋结构时曾经出现过错误，如将碱基排于外侧，将相同碱基配对等。()2如图是一个DNA分子的片断，从图中不能得到的信息是()ADNA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解析：此为DNA立体结构模式图，磷酸与脱氧核糖交替排列的侧链没有体现方向性。答案：D3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
4、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，构建出科学的模型解析：沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱及有关数据，推算出DNA分子呈螺旋结构。答案：B阅读教材内容，结合制作模型体验DNA分子双螺旋结构，并探讨下列问题。知识点二 DNA分子的结构1DNA的结构层次基本组成元素：C、H、O、N、P 基本组成物质：磷酸、_、含氮碱基 基本组成单位：_(4种)DNA单链：脱氧核苷酸链 两条DNA双链：DNA_结构脱氧核糖 脱氧核苷酸 双螺旋 2DNA分子双螺
5、旋结构的特点(1)两条脱氧核苷酸链按_方式盘旋成双螺旋结构。(2)_和_交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；_排列在内侧。(3)碱基互补配对原则：_一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与_配对。反向平行 脱氧核糖 磷酸 碱基 A(腺嘌呤)C(胞嘧啶)3DNA分子的特性(1)_：空间结构相对稳定。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。稳定性(2)_：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。(3)_：每一种DNA分子都有
6、特定的碱基排列顺序。多样性 特异性 4互动交流(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数脱氧核糖数含氮碱基数是多少？提示：2个 111(2)双链DNA分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系？提示：嘌呤碱基数嘧啶碱基数。(3)如果知道一条链 H1 中的ACTG的比例为 m，那么互补链H2 中ACTG的比例为多少？为什么？提示：1/m。由于一条链中的A等于其互补链中的T，C等于其互补链中的G，所以比例互为倒数。(4)如果DNA一条链中的(A1T1)/(G1C1)a，那么另一条链中的(A2T2)/(G2C2)是多少？该DNA分子中(AT)/(GC)是多少？请阐明原因。提示：(A2T2)
7、/(G2C2)a。根据碱基互补配对原则，A1T2、T1A2、G1C2、C1G2，所以由(A1T1)/(G1C1)a，可知(A2T2)/(G2C2)a。(AT)/(GC)a。因为(AT)/(GC)(A1A2T1T2)/(G1G2C1C2)2(A1T1)/2(G1C1)a。1DNA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。2DNA 分子中有关碱基计算的规律规律一：DNA 双链中两条互补链的碱基数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等
8、，占碱基总数的 50%，即 AGTCACTG50%；AGTCACTGTCAGTGAC1。规律二：在 DNA 双链中的一条单链的AGTC的值与另一条互补链的AGTC的值互为倒数关系。规律三：DNA 双链中，一条单链的ATGC的值与另一条互补链的ATGC的值相等，也与整个 DNA 分子中的ATGC的值相等。1判断正误(1)DNA分子中碱基之间的配对关系是一一对应的。()(2)若已知DNA双螺旋结构中的碱基总数，并知道其中任一碱基数，则可推算其他碱基数。()(3)DNA分子中碱基种类及碱基间配对方式虽然很局限，但DNA分子却具多样性。()(4)同一生物个体不同细胞中其DNA分子差异较大。()2(20
9、16上海卷)在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含 10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为()A58 B78 C82 D88解析：构成一个脱氧核苷酸需要2个订书钉，20个脱氧核苷酸总共需要40个；一条DNA单链需要9个订书钉连接，两条链共需要18个；双链间的氢键数共有202444，总共需要订书钉40184482个。答案：C3请进行下列相关计算：(1)已知在DNA分子的一条单链中(AC)/(TG)m，则另一条互补链中这种比例是_，这个比例关系在整个DNA分子中是_。(2)如果在DNA分子的一条单链中(AT)/(CG)n，则另一
10、条互补链中这种比例是_。(3)若DNA分子的一条单链中(AT)/(ATCG)k，则另一条互补链中这种比例是_，而在整个DNA分子中是_。(4)如果DNA分子的一条链中的A占15%，互补链中的A占25%，则整个DNA分子中A占_。解析：(1)DNA 一条单链中(AC)/(TG)m，则另一互补链中(TG)/(AC)m，即(AC)/(TG)1m，该比值在整个 DNA 分子中应为 1。(2)DNA 分子一条单链中(AT)/(CG)n，则另一条互补链中(TA)/(GC)n。(3)若 DNA 分子一条单链中(AT)/(ATCG)k，则另一互补链中(TA)/(ATCG)k，整个 DNA 分子中该比值仍为 k
11、。(4)若 DNA 分子一条链中 A 占 15%，互补链中 A 占 25%，则整个 DNA 分子中 A 占1525200 20%。答案：(1)1/m 1(2)n(3)k k(4)20%DNA结构模型的构建过程DNA双螺旋结构模型两条链 外侧：磷酸和 交替连接内侧：碱基 计算规律提示：反向平行 脱氧核糖 互补配对问题探讨提示：此题是个开放性题目，学生可以通过收集资料、讨论交流得出答案。解析：这道题主要是培养学生收集资料、讨论交流的能力。本节聚焦1提示：通过阅读教材中的故事，找到答案。2答案：DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，
12、排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧；两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A一定与T配对，G一定与C配对。旁栏思考题1(1)当时科学界已经发现的证据有：组成DNA分子的单位是脱氧核苷酸；DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；(2)英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱；(3)美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法(1950年)，即按照X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法(因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来)，为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建DNA结构模型；(4)奥地利著名生
13、物化学家查哥夫的研究成果：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)的量这一碱基之间的数量关系。解析：这里揭示每个成果的取得都不是一帆风顺的，要勇于正视失败，在失败面前不要气馁，要勇于探索、创新。思考与讨论1答案：(1)2条。规则的双螺旋结构。(2)脱氧核糖和磷酸交替排列在两链的外侧。(3)A与T配对，G与C配对。它们位于DNA的内部。解析：此题考查DNA的结构，应理解记忆。2答案：资料中主要涉及物理学(主要是晶体学)、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法、构建模型的方法等。现代科学技术中许多
14、成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。解析：生物学科发展离不开其他学科的成果。3答案：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。解析：要善于与他人合作，富有合作探索精神。模型建构1答案：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。碱基对千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。解析：DNA中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。2答案：(1)靠DNA分子碱基对之
15、间的氢键使两条链连接在一起；(2)在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。解析：DNA独特的双螺旋结构维持了DNA的稳定性。3答案：半保留复制。解析：可以通过预习DNA分子的复制后再回答。课后练习一、基础题1答案：1.胞嘧啶 2.腺嘌呤 3.鸟嘌呤 4.胸腺嘧啶 5.脱氧核糖 6.磷酸 7.(胸腺嘧啶)脱氧核苷酸 8.碱基对 9.氢键 10.一条脱氧核苷酸链的片段解析：此题考查DNA分子的平面结构，应理解掌握。2C 由此DNA中有4 000个碱基对推出此DNA含有8 000个脱氧核苷酸。由ACGT4 000、C2 200，推出A1800个。3B 此题考查脱氧核苷酸的结构，应熟练掌握。二、拓展题答案：AT GC AGTC(AG)/(AGTC)(TC)/(AGTC)50%也可以写成以下形式：(AG)/(TC)(TG)/(AC)(TC)/(AG)1规律概括：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的50%。解析：由双链DNA分子A与T、G与C配对，推出AT、GC，又推出AGTC碱基总数的一半等公式。点击进入WORD链接点击进入WORD链接课时作业(十三)谢谢观看！
