高中生物第三章基因的本质第2节DNA分子的结构市赛课公开课一等奖省名师获奖

第2节DNA分子结构第三章基因本质第一篇教材同时导学篇第1页一、知识准备1．核酸包含脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。2．DNA基本组成单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成(以下列图)。第2页3．细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传控制中心。4．在绝大多数生物体细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链组成。5．模型包含物理模型、概念模型和数学模型等。物理模型是以实物或图片形式直观表示认识对象特征；概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征模型；数学模型是用来描述一个系统或它性质数学形式。二、课标要求1．识记DNA分子化学组成。2．掌握DNA分子结构。3．会进行相关DNA分子中碱基含量计算。第3页一、自主初探1．DNA双螺旋结构模型构建(阅读P47－48)(1)构建者：美国生物学家_____和英国物理学家_______。(2)构建过程沃森克里克第4页2．新DNA模型特点A－T碱基对与G－C碱基对含有相同____________，这么组成DNA分子含有_________________。3．新DNA模型意义①能解释A、T、G、C________关系；②能解释__________________；③模型与__________________比较时，二者完全相符。4．DNA分子结构(阅读P49)图为DNA分子双螺旋结构模型图。形状和直径稳定直径数量DNA复制X射线衍射照片第5页第6页(1)图中各部分名称：①________________；②____________；③_______；④___________________________；⑤_____________；⑥_____________；⑦_____________；⑧______________。(2)图中能够看出，DNA双螺旋结构特点①DNA分子是由两条链组成，这两条链按__________方式盘旋成双螺旋结构。胸腺嘧啶(T)脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)反向平行第7页②DNA分子中____________________交替连接，排列在外侧，组成基本骨架；________排列在内侧。③两条链上碱基经过________连接成碱基对。碱基配正确规律是：____与T配对，____与C配对。碱基之间这种一一对应关系，叫做________________标准。A－T之间是____个氢键，G－C之间是____个氢键。脱氧核糖和磷酸碱基氢键AG碱基互补配对23第8页探究一DNA双螺旋结构模型构建二、疑问探究1．写出脱氧核苷酸化学元素组成、结构和种类。提醒脱氧核苷酸基本组成元素是C、H、O、N、P，每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成，因为碱基不一样，脱氧核苷酸有4种。2．依据沃森和克里克模型，你认为DNA分子空间结构是怎样？提醒两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。第9页三、新知破解1．DNA分子结构层次基本组成元素：C、H、O、N、P↓基本组成物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基↓基本组成单位：脱氧核苷酸(4种)↓DNA单链：脱氧核苷酸链↓DNA双链↓空间结构：DNA分子双螺旋结构第10页2．制作DNA双螺旋结构模型(1)制作原理DNA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，碱基对经过氢键连接，碱基互补配对。(2)制作程序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依据设计计划，对制作DNA分子双螺旋结构模型进行检验，对模型不足加以修正。第11页探究二DNA分子结构二、疑问探究1．在一个双链DNA分子中，脱氧核糖、磷酸和含氮碱基数量百分比关系怎样？提醒脱氧核糖∶磷酸∶碱基＝1∶1∶1。2．双链DNA分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系？提醒嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数。3．在DNA分子一条链中，相邻两个脱氧核苷酸是怎样连接？提醒经过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”之间形成磷酸二酯键形式连接。第12页三、新知破解1．DNA分子空间结构分类主链内侧组成方式磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(A－T，G－C)配对，碱基平面之间平行动态改变相对稳定碱基比率和碱基序列可变第13页模型图解第14页第15页(3)碱基互补配正确相关计算①基本标准a．腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C＝1/2。b．一条链中A和另一条链中T相等，可记为A1＝T2，一样：T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。第16页第17页3．DNA分子特征(1)多样性：DNA分子中共有4种类型碱基对，若某个DNA分子含有n个碱基对，则DNA分子可有4n种碱基对排列方式。(2)特异性：每种DNA分子都有区分于其它DNA分子特定碱基排列次序。(3)稳定性：①DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等规则双螺旋结构。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，组成基本骨架。③DNA分子双螺旋结构中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构稳定。④DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对标准进行配对。第18页考向一DNA分子结构[例1]如图为DNA分子平面结构，虚线表示碱基间氢键。请据图回答以下问题：第19页(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，组成了DNA分子基本骨架。(3)图中有________种碱基，________种碱基对。(4)含有200个碱基某DNA片段中碱基间氢键共有260个。请回答：①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G组成碱基对共________对。②在DNA分子稳定性比较中，________碱基正确百分比越高，DNA分子稳定性越高。第20页[思绪点拨]第21页解析

(1)从主链上看，两条单链是反向平行；从碱基关系看，两条单链遵照碱基互补配对标准。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，组成DNA分子基本骨架。(3)图中包括到4种碱基，4种碱基之间配对方式有两种，但碱基正确种类有4种，即A—T、T—A、G—C、C—G。(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G—C或C—G碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为：(200－2×60)/2＝40个。C和G共60对，因为G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，所以，G与C组成碱基正确百分比越高，DNA分子稳定性越高。答案(1)反向碱基互补配对(2)脱氧核糖磷酸(3)4

4

(4)①40

60

②G与C第22页【方法规律】1．判断DNA分子结构正误(1)外侧链成键位置是否正确，正确成键位置在一分子脱氧核苷酸5号碳原子上磷酸基与相邻核苷酸3号碳原子之间；(2)外侧链是否反向平行；(3)内侧链碱基之间配对是否遵照碱基互补配对标准。2．核酸种类(1)若含T，A≠T或嘌呤≠嘧啶，则为单链DNA。因为双链DNA分子中A＝T，G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。(2)若嘌呤≠嘧啶，必定不是双链DNA(可能为单链DNA，也可能为RNA)。但若是细胞中全部核酸嘌呤≠嘧啶

，则可能现有双链DNA又有RNA.第23页考向二碱基互补配正确相关计算[例2]某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基54%。其中α链上碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则β链中腺嘌呤占该链上全部碱基百分比和β链中胞嘧啶占整个DNA分子中全部碱基百分比分别为(

)A．24%、13%

B．23%、27%C．48%、26%D．22%、28%[思绪点拨]第24页答案A第25页【方法规律】

解答这类问题思绪(1)搞清题干已知碱基数量关系。(2)分析需求碱基与已知碱基之间关系。(3)依据碱基互补配对标准及其推论进行解答。第26页1．DNA分子双螺旋结构：(1)两条链反向平行；(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，组成基本骨架；(3)碱基经过氢键连接成碱基对，排列在内侧。2．碱基互补配对标准：A一定与T配对，G一定与C配对。第27页3．双链DNA分子中数量关系(1)嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C，A＝T，G＝C。(2)能互补配正确两碱基之和所占百分比在DNA任何一条链及整个DNA分子中都相等。(3)不能互补两碱基所占之和所占百分比在两条互补链中互为倒数，整个DNA分子中，两不能配对碱基之和与另两不能配对碱基之和之比等于1。4．在DNA分子中，含G－C碱基对越多DNA分子相对越稳定。第28页1．以下关于核酸叙述中，正确是(

)A．DNA和RNA中五碳糖相同B．组成DNA与ATP元素种类不一样C．T2噬菌体遗传信息贮存在RNA中D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数D

[DNA含五碳糖是脱氧核糖，RNA含五碳糖是核糖；组成DNA和ATP元素种类都是C、H、O、N、P；T2噬菌体遗传信息贮存在DNA中；DNA中A与T配对、G与C配对，故双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。]第29页2．在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。下列图中连接错误是(

)B

[同一条脱氧核苷酸链中，相邻脱氧核苷酸之间连接是经过脱氧核糖上3号碳原子上羟基与另一个脱氧核苷酸5号碳原子上磷酸基团之间脱水聚合连接而成。]第30页3．下面为DNA分子结构示意图，对该图正确描述是(

)第31页A．②和③相间排列，组成了DNA分子基本骨架B．①②③组成胞嘧啶脱氧核苷酸C．④占百分比越大，DNA分子越稳定D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、TD

[DNA分子基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，选项A错误；胞嘧啶脱氧核苷酸由②③⑨组成，B项错误；④是A与T之间氢键，G、C对含量越多，DNA分子越稳定，选项C错误；依据碱基互补配对标准，⑤、⑥、⑦、⑧依次代表A、G、C、T，D项正确。]第32页第33页5．分析四个双链DNA样品分别得到以下资料：哪两个样品最可能取自同一生物个体(

)种类样品1样品2样品3样品4碱基含量15%C12%G35%T28%A第34页