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1、第三章,基因的本质,第2节 DNA分子的结构,自 主 学 习,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_。 2构建过程：,沃森,克里克,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,4,2,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。 ：_ ：
2、_ ：_ ：_,脱氧核糖,磷酸,氢键,碱基互补配对,A,G,C,T,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。,1DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。( ) 提示：DNA的两条主链是脱氧核糖核苷酸长链。 2根据DNA分子中碱基互补配对原则可知：AU，GC。( ) 提示：DNA的碱基组成是A、T、C、G，不含U。 3DNA分子中GC碱基对含量越高，DNA分子越稳定。( ) 4AT/GC的比值在不同DNA分子中是不同的。( ) 5DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产物有5种。( ) 提示：彻底水解的产物有6种，即一分子磷
3、酸、一分子脱氧核糖及4种碱基。,判断题,新 知 解 读,1DNA的结构单位：脱氧核苷酸(4种),知识点1 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(G)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；
4、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。,知识贴士 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
5、定性高。,某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%，其中链的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则链中胞嘧啶占整个DNA分子碱基的比例是( ) A13% B26% C27% D28%,A,解析 整个DNA中的GC占整个DNA碱基总数的54%，则链上的GC占该链碱基总数的比例也为54%，又知链中胞嘧啶占该链碱基总数比为28%，则链中G占该链的比例为54%28%26%，则与之互补的链中胞嘧啶占链碱基总数的比例也为26%，而链碱基总数为双链DNA总碱基数的一半，由此推出链中胞嘧啶占DNA分子总碱基的比例为：26%/213%。,变式训练1 (2018兰州一中高二期末)某DNA分子中
6、AT占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链()上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链()上的G占该链碱基总数的比例是( ) A35% B29% C28% D21% 解析 已知DNA分子中AT占整个DNA分子碱基总数的44%，根据碱基互补配对原则：AT、CG，所以AT22%，则CG50%22%28%。又已知一条链()上的G占该链碱基总数的21%，即G121%。在双链DNA分子中，G(G1G2)/2，则G235%。,A,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
7、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。,知识点2 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。,知识贴士 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、
8、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。,某同学欲制作一段具有10对碱基的DNA片段模型，他需准备的代表磷酸的球形塑料片、代表不同碱基的长方形塑料片和代表脱氧核糖的五边形塑料片的个数分别是( ) A20、20、20 B10、20、20 C20、20、10 D20、40、20,A,解析 此题主要考查动手制作DNA双螺旋结构模型的实际操作能力，具体分析如下：,变式训练2 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
9、脱氧核糖 C肽键 D磷酸脱氧核糖磷酸 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。,B,指 点 迷 津,双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算 1双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即AT、CG，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 2双链DNA分子中，任意两个不互补的碱基之和恒等，即AGTCACTG；并且任意两个不互补的碱基之和占碱基总量的50%，即(AC)%(TG)%50%(ATCG)。,5某种碱基在双链中所占的比例等于其在每一条链中所占比例的平均值。 6不同生物的DNA分子中，互补配对的碱基之和的比值不同，即(AT)/(CG)的值不同。,知识贴士
10、区分核酸种类的方法 (1)若含T，AT或嘌呤嘧啶，则为单链DNA。因为双链DNA分子中AT、GC，嘌呤(AG)嘧啶(TC)。 (2)若嘌呤嘧啶，肯定不是双链DNA(可能为单链DNA，也可能为RNA)。但若是细胞中所有核酸的嘌呤嘧啶，则可能既有双链DNA又有RNA。,某DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基总数的比例为( ) A46% B26% C54% D24% 解析 根据题意画图，如图所示：,B,解题思路一：根据碱基互补配对原则，列出： (GHCH)%(GLCL)%总(GC)%，故GLCL46%。 同理，(AH
11、TH)%(ALTL)%总(AT)%，ALTL54%，AHTL28%，故AL54%28%26%。 解题思路二：假设这段DNA共包含100对碱基，则H链和L链各有100个碱基，根据题意： GC46%，即GC20046%92个。 则AT108个，AT54个。 又已知：AH28%，即AH28个，则ALAAH26个，所以AL26/100100%26%。,知识贴士 DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤 解答DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行： (1)弄清楚题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。 (2)画一个DNA分子模式图，并在图中标出
12、已知和所求的碱基。 (3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。,核 心 素 养,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？,探究点 制作DNA双螺旋结构模型 探究DNA分子的多样性和特异性,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
13、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
14、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。,问 题 释 疑,(一)问题探讨 提示：本节的问题探讨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 1提示：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。 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)。,知 识 构 建,训 练 巩 固,课 时 作 业,课 时 作 业,