高中生物必修二第三章基因本质

关于高中生物必修二第三章基因本质第1页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六课程标准概述DNA分子结构的主要特点。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历程。第2页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六我们身边的生物坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，但很少有人去注意它的旋转方向是顺时针还是逆时针。同样是一座以DNA双螺旋结构为基础设计的雕塑，却因旋转方向的问题，曾引发一起北京世纪盛典文化艺术交流有限公司起诉北京大学的雕塑合同纠纷案件。案件是由于DNA空间结构的旋转方向问题引起的，那DNA到底有什么样的化学组成和空间结构呢？第3页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六第4页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六一、DNA双螺旋结构模型的构建1．模型名称：________________________模型。2．构建者：美国生物学家________和英国物理学家________。3．构建依据(1)DNA分子是以4种________为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有____________四种碱基。(2)威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA分子呈________结构。第5页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六(3)查哥夫测定DNA的分子组成，发现________的量总是等于________的量；________的量总是等于________的量。第6页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六二、DNA分子的结构1．DNA分子双螺旋结构的主要特点(1)DNA分子是由________条链组成的，这两条链按__________________盘旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的________和________交替连接，排列在________侧，构成基本骨架；碱基排列在________侧。(3)两条链上的碱基通过________连接成________，并且按________原则配对。A一定与________配对，G一定与________配对。第7页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六2．碱基互补配对原则________________________，叫做碱基互补配对原则。3．DNA分子的特性(1)________：脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变。(2)________：碱基对的排列顺序各异。(3)________：每个DNA都有自己特定的碱基对排列顺序。第8页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六4．规律(1)在两条互补链中，________的比例互为倒数关系。(2)在整个DNA分子中，嘌呤碱基之和＝________之和。(3)整个DNA分子中，________与分子内每一条链上的该比例相同。第9页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六第10页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六第11页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六一、DNA双螺旋结构模型的构建1．构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。2．构建依据(1)DNA由6种小分子组成：脱氧核糖、磷酸和4种碱基(A、G、T、C)，这些小分子组成了4种脱氧核苷酸，再由4种脱氧核苷酸组成两条脱氧核苷酸长链，进而构成DNA。第12页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六(2)威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA呈螺旋结构。(3)查哥夫测定DNA的分子组成，发现在不同物种中4种碱基的含量不同，但是A和T的含量总是相等，G和C的含量也相等。第13页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六3．构建过程(1)沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构。(2)构建多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在不断的研究中不断地抛弃和重建DNA模型。(3)构建碱基对A－T、G－C互补配对的双螺旋模型，能够解释A、G、T、C的数量关系，也能解释DNA的复制，并与拍摄的X衍射照片相符。第14页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六例1下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是 (

)A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型C．查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系D．富兰克林和查哥夫发现A量等于T量、C量等于G量第15页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六[解析]

在DNA分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱；查哥夫发现了A量等于T量、C量等于G量。沃森和克里克在以上基础上提出了DNA分子的双螺旋结构。[答案]

B第16页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六

变式1下图是一个DNA分子的片段，从图中不能得到的信息是(

)A．DNA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第17页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六解析：题图为DNA分子的立体结构模式图，磷酸与脱氧核糖交替排列的侧链没有体现方向性。答案：D第18页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六二、DNA分子的结构1．化学组成(1)基本组成元素：C、H、O、N、P5种元素。(2)基本组成单位：4种脱氧核苷酸。①每分子脱氧核苷酸的构成：第19页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六三者之间连接如图：②脱氧核苷酸的种类：腺嘌呤(A)脱氧核苷酸鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸胞嘧啶(C)脱氧核苷酸胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸第20页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六2．平面结构第21页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六(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号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成化学键(3,5—磷酸二酯键)相连接。如右图：(2)两链之间的碱基对：A一定与T配对，两碱基间形成两个氢键；G一定与C配对，两碱基间形成三个氢键。如下图所示：第22页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六3．立体结构——规则的双螺旋结构两条长链反向平行盘旋形成规则的双螺旋结构：(1)两条链反向平行；(2)脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧；(3)碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。如图：第23页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六例2在DNA双螺旋链中，已查明某一脱氧核苷酸对中有一个胸腺嘧啶，则该脱氧核苷酸对中还有(

)A．一个磷酸、一个脱氧核糖和一个鸟嘌呤B．两个磷酸、两个脱氧核糖和两个腺嘌呤C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个腺嘌呤D．三个磷酸、三个脱氧核糖和三个鸟嘌呤第24页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六[解析]

一个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成的，因为组成脱氧核苷酸的含氮碱基只有A、T、G、C四种，所以脱氧核苷酸只有四种。在组成DNA的双螺旋结构时，两个脱氧核苷酸分子的碱基通过氢键，按照碱基互补配对原则(A－T，G－C)形成脱氧核苷酸对，DNA双螺旋链的局部如上图所示。故选C。[答案]

C第25页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六变式2下面关于DNA分子结构的叙述正确的是(

)A．DNA分子的任一条链中A＝T，G＝CB．每个碱基分子上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖C．每个磷酸分子都直接和两个脱氧核糖相连D．DNA分子两条链上的A与T通过氢键连接第26页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六解析：本题运用DNA分子双螺旋结构的相关知识，考查学生的理解能力。解答本题时应先明确：①DNA是规则的双螺旋结构；②在DNA分子外侧，磷酸和脱氧核糖交替连接；③在DNA分子内侧，碱基A与T、G与C通过氢键相连，构成碱基对。然后逐项分析如下：在DNA分子中，碱基遵循互补配对原则，即A＝T，G＝C，但是任一条单链不一定会出现A＝T，G＝C的情况，A项错；DNA分子中与碱基相连的是脱氧核糖，磷酸不与碱基连接 ，即，第27页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六B项错；DNA分子的每条链分别有一个游离的磷酸基只与一个脱氧核糖相连，其余的磷酸都与两个脱氧核糖直接相连，C项错；双链DNA分子中，一条链上碱基是A，另一条链上与之配对的一定是T，反之亦然，二者通过氢键连接起来，D项正确。答案：D第28页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六三、DNA分子中碱基计算的规律总结1．规律一：一个双链DNA分子中，A＝T，C＝G，A＋G＝T＋C，A＋C＝G＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基总数的50%；不互补配对的两个碱基之和占全部碱基数的50%，简记为“不配对碱基和占总数一半”。

2.规律二：双链DNA分子一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一条互补链中这一比值的倒数。

3.规律三：双链DNA分子中互补配对的碱基之和在两条单链中所占比例等于在整个DNA分子中所占比例。第29页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六4.规律四：在一双链DNA分子中，某碱基占碱基总量的比例等于每条链中的平均值。

第30页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六例3一个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，胸腺嘧啶占该碱基数目的(

)A．44%

B．24%

C．14%

D．28%第31页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六[解析]

画出DNA简图(如下图)。依题意，列出等量关系：(A1－G1)/G1＝40%→A1＝1.4G1①，而在整个DNA分子中：(A1＋G1)/200＝24%→A1＋G1＝48%②，联立①②得：A1＝28%。整个DNA分子中A1＝T2，因此正确答案是D。[答案]

D第32页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六变式3下列关于双链DNA的叙述错误的是(

)A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于TC．若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上也是A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4D．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链为A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3第33页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六解析：此题考查的知识点是DNA双螺旋结构中的碱基互补配对原则，即A对T，G对C，由此推测两条链上互补碱基的数量关系是A＝T，G＝C。本题即可用此数量关系来判断。选项C，若一条链A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，对应出另一条链上T∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4，调整为A∶T∶G∶C的顺序，应等于2∶1∶4∶3。所以选项C是错误的。答案：C第34页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六四、制作DNA双螺旋结构模型1．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)、维系立体结构的方式；选择代表磷酸、脱氧核糖、碱基的材料等。第35页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六3．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分子双螺旋结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。第36页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六4．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A－T、C－G、T－A、G－C四种碱基对排列，领悟DNA分子的多样性。第37页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六例4某同学为制作一DNA片段模型，准备了10个碱基A塑料片，8个碱基T塑料片，40个脱氧核糖和磷酸的塑料片，那么还需准备碱基C塑料片数目是 (

)A．8

B．12C．16 D．24第38页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六[解析]

DNA分子遵循严格的碱基互补配对原则，A与T、C与G配对，现有8个T，需要的A的数量也应是8个，4种脱氧核苷酸分子中都含1个磷酸和1个脱氧核糖，除掉A与T消耗的8×2＝16个核糖和磷酸塑料片外，还需24个塑料片，因C与G数量相等，故需要24÷2＝12个C塑料片。[答案]

B第39页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六变式4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(

)答案：B第40页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六1.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—第41页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六解析：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，如右图所示。答案：B第42页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六2．下列有关DNA的叙述中正确的是(

)A．同一生物个体各种体细胞核中DNA具有相同的碱基组成B．所有DNA分子的碱基含量是A＋G＝C＋T或A＋C＝G＋TC．细胞缺水和营养不足将影响DNA的碱基组成D．DNA只存在于细胞核中第43页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六解析：DNA碱基组成为四种，不同生物和同种生物的DNA碱基组成相同，但碱基比例不同，在单链DNA中A＋G与C＋T或A＋C与G＋T不一定相等。答案：A第44页，共49页，2022年，5月20日，17点37分，星期六3．在一个DNA分子中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个，则这个DNA片段中含有游离的磷酸基的数目和氢键的数目依次为(

)A．200个和400个 B．400个和510个C．2个和510个 D．2个和400个解析：双链DNA片段中只有两个游离的磷酸基；A