1、成才之路 生物路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 必修2基因的本质第三章1.1.1 集合的概念第2节 DNA分子的结构第三章1.1.1 集合的概念学习目标定位2教材问题释疑3课前预习导学4课堂合作探究5思维拓展升华6方法技巧提升7课堂知识构建8课后强化作业9本节主攻要点1本节主攻要点1DNA分子的双螺旋结构：两条链反向平行；脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架；碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。2双链DNA分子中，嘌呤碱基数嘧啶碱基数，即AGTC。3互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。4在DNA分子中，含GC碱基对越多的DNA分子相对越稳定。5非互
2、补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA分子中比值为1。学习目标定位目标预览：1了解DNA双螺旋结构模型的构建历程。2理解DNA分子双螺旋结构的主要特点。(重、难点)3明确DNA分子的多样性和特异性。(重点)情境导入：DNA是绝大多数生物的遗传物质，现代社会中，DNA指纹是亲子鉴定、确认罪犯的重要依据。DNA分子之所以具有这样的作用，与DNA分子的结构有关。DNA分子结构的发现是生物学发展的里程碑，它是沃森和克里克两位科学家默契配合、合作研究的成果。问题探究：你知道DNA分子的结构是怎样的吗？提示：DNA的结构是一种规则的双螺旋结构。教材问题释疑(一)问题探讨提示：本节的问题探讨
3、主要是培养学生收集资料，讨论交流的能力。(二)思考与讨论1提示：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、建构模型的方法等。现代科学技术中许多成果的取得，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。2提示：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。(三)模型建构1DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却
4、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。2提示：(1)靠DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；(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(该点可不作为对学生的要求)。课前预习导学一、DNA双螺旋结构模型的构建1 构 建 者：美 国 生 物 学 家 _和 英 国 物 理 学 家_。沃森克里克2构建过程：DNA衍射A、G、C、T螺旋碱基磷酸脱氧核糖骨架碱基A=TG=CA与TG与C二、DNA分子的结构1DNA分子的结构层次：(1)基本组成元素：_。(2)组成物质：_，_，_。(3)基本组成单位：_，共_种。(4)整
5、体结构：由_条长链反向平行按_方式盘旋而成。C、H、O、N、P磷酸基团脱氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸42双螺旋2DNA分子的结构特点：(1)基本骨架：由_和_交替连接组成。(2)内 侧：碱 基 之 间 通 过 _连 接，且 遵 循_原则。根据此原则写出各序号代表的碱基种类。：_：_：_：_脱氧核糖磷酸氢键碱基互补配对AGCT在整个双链DNA分子中，嘌呤总数是否等于嘧啶总数？在一条单链中上述关系还成立吗？提示：是；否。课堂合作探究1.DNA的结构单位：脱氧核苷酸(4种)DNA分子的结构2DNA的空间结构：规则的双螺旋结构(1)DNA双链反向平行：一条走向是53，另一条走向是35，有规则地盘绕成双
6、螺旋。(2)外侧磷酸与脱氧核糖交替排列，构成基本骨架，碱基排列在内侧。(3)碱基互补配对原则：腺嘌呤(A)通过两个氢键与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(C)通过三个氢键与胞嘧啶(C)配对。归纳总结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，相应的有四种脱氧核苷酸；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；一个螺旋：规则的双螺旋结构。3双链DNA分子中碱基数量关系(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA分子中，四种碱基的比例和为1；(2)ATCG1；AT，CG，AGCTACGT总碱基数的1/2；(3)互补碱基之和的比
7、例(AT):(CG)在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基和的比值如(AC):(TC)在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1；(4)在一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总量的百分数等于每条链中的平均值。DNA分子中，A与T之间有两个氢键，C与G之间有三个氢键，因此CG对相对含量多的DNA分子热稳定性高。下列有关DNA的叙述中，不正确的是()A同一生物个体各种体细胞核中的DNA具有相同的碱基组成B双链DNA分子的碱基含量是AGCT或ACGTC细胞缺水和营养不足将影响DNA的碱基组成DDNA主要存在于细胞核中解析DNA是生物的遗传物质，组成一个生物体的各种体细胞都共同
8、来源于一个受精卵细胞，故同一生物不同的细胞，其细胞核中的DNA分子的碱基排列顺序都相同。双链DNA分子中，由于AT、GC，故AGCT或ACGT。由于细胞质中的线粒体和叶绿体内仍含有少量的DNA，故关于DNA存在部位的描述应为：DNA绝大部分存在于细胞核内，少量存在于细胞质中。本题考查双链DNA的特征及DNA存在的部位。答案C已知一段双链DNA中碱基的对数和腺嘌呤的个数能否知道这段DNA中四种碱基的比例和(AC):(TG)的值()A能B否C只能知道(AC):(TG)的值D只能知道四种碱基的比例答案A1.制作原理：DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧。碱基排列在内侧，碱
9、基对通过氢键连接，碱基互补配对。2设计模型：绘出DNA模型的设计图；确定制作的DNA分子双螺旋结构模型的大小(如高度与直径的比例)、维系立体结构的方法；选择代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料等。制作DNA双螺旋结构模型3制作模型(1)使用各种材料分别“制作”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核苷酸链；连接两条脱氧核苷酸链，拼成DNA分子平面结构图；再“旋转”成双螺旋结构。(2)根据设计计划，对制作的DNA分子双螺结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。需要注意的问题(1)熟悉制作模型用的各种零件代表的物质，写出4种碱基的字母名称。(2)两条链的长度、碱基总数一致，碱基互
10、补、方向相反。(3)磷酸、脱氧核糖、碱基三者之间的连接部位要正确。(4)制作中各零件连接应牢固，避免旋转中脱落。(5)各组模型制作以不同数量和顺序的AT、CG、TA、GC四种碱基对排列，领悟DNA分子的多样性。在制作DNA双螺旋模型时，各“部件”之间需要连接。下列结构连接中错误的是()解析DNA双螺旋的基本骨架应是由交替排列的磷酸和五碳糖构成。答案B在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的()A氢键B脱氧核糖磷酸脱氧核糖C肽键D磷酸脱氧核糖磷酸答案B解析同一条脱氧核苷酸链中的相邻碱基A与T通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接，如下图所示。思维拓展升华关于碱基互补配对规
11、律的有关计算问题互补碱基的和占各自碱基总数的比例在有意义链、互补链中和DNA分子双链中是相等的，且等于RNA中与之配对碱基的和所占RNA中碱基总数的比例，即a链中(AT)占a链总数的百分比b链中(AT)占b链总数的百分比RNA中(AU)占RNA总数的百分比DNA双链中(AT)占双链中碱基总数的百分比，简式为(CG)a(GC)b(GC)RNA(GC)DNA。如mRNA中，A占15%，U占17%，则在DNA分子的每一条单链中及在整个DNA分子中(AT)都占碱基总数的32%；在mRNA中，在DNA分子的每一条单链中，及在DNA分子中(GC)都占碱基总数的68%。方法技巧提升探究点 制作DNA双螺旋结
12、构模型。探究DNA分子的多样性和特异性案例现有用硬纸片制作的4种脱氧核苷酸模型，样式如图所示，请你运用所学的关于DNA结构的知识，排列出一个平面DNA片段图。(1)DNA片段由几条链构成？如何连接？(2)试写出一个具体的DNA片段图。(3)理论上分析(2)，一共能排出多少种片段图？(4)从(2)(3)中可得出什么结论？案例分析DNA是双螺旋结构，所以有两条链，并且两条链之间是反向平行的。它们之间遵循碱基互补配对原则并通过氢键连接，每一个碱基位置对应4种碱基，同时由于碱基排列顺序的不同，导致DNA分子结构具有多样性和特异性。标准答案(1)两条链。两条链的单体间通过磷酸二酯键连接，链与链之间通过碱
13、基间的氢键连接。(2)如图所示：(3)44种。(4)DNA分子结构具有多样性和特异性。技法提炼制作DNA双螺旋结构模型的注意事项(1)严格按照实验操作程序，按结构层次从小到大，从简单到复杂依次完成。(2)制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型时，注意各分子的大小比例。(3)制作含氮碱基模型时，腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的一端应剪成相互吻合的形状；同理，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的一端也剪成另一种吻合的形状。这两种碱基对模型的长度应相等，以保证DNA分子中两条链之间的距离相等。(4)旋转平面结构模型构成立体结构时，如发现某结构部件有扭曲现象，应予以矫正。(5)整个制作过程中，各零件之间的连接应保持足够的牢固性，以免旋转时零件脱落。课堂知识构建课后强化作业（点此链接）
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