生物（人教版必修2）课件第3章第2节DNA分子的结构

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、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A—T与G—C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)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(

)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、C4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1．DNA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

2．DNA分子双螺旋结构的特点(1)两条脱氧核苷酸链按__________方式盘旋成双螺旋结构。(2)②__________和①________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：⑤____________一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与⑦____________配对。反向平行

脱氧核糖

磷酸

碱基

A(腺嘌呤)

C(胞嘧啶)

3．DNA分子的特性(1)__________：空间结构相对稳定。①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。②两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？提示：嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数。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(A1＋T1)/(G1＋C1)＝a，那么另一条链中的(A2＋T2)/(G2＋C2)是多少？该DNA分子中(A＋T)/(G＋C)是多少？请阐明原因。提示：①(A2＋T2)/(G2＋C2)＝a。根据碱基互补配对原则，A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2，所以由(A1＋T1)/(G1＋C1)＝a，可知(A2＋T2)/(G2＋C2)＝a。②(A＋T)/(G＋C)＝a。因为(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝2(A1＋T1)/2(G1＋C1)＝a。1．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。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．(2016·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(

)A．58

B．78

C．82

D．88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20×2＋4＝44，总共需要订书钉40＋18＋44＝82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(A＋C)/(T＋G)＝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(A＋T)/(C＋G)＝n，则另一条互补链中这种比例是________。(3)若DNA分子的一条单链中(A＋T)/(A＋T＋C＋G)＝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________。答案：(1)1/m

1

(2)n

(3)k

k

(4)20%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：①DNA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；②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧；③两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。2．C由此DNA中有4000个碱基对推出此DNA含有8000个脱氧核苷酸。由A＋C＝G＋T＝4000、C＝2200，推出A＝1800个。3．B此题考查脱氧核苷酸的结构，应熟练掌握。二、拓展题答案：∵A＝T

G＝C∴A＋G