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1、第第2 2节节 DNADNA分子的结构分子的结构 一二三 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.构建DNA双螺旋模型的科学家是沃森和克里克。 2.构建过程: 一二三 预习反馈 判断正误。 (1)因为DNA分子双螺旋结构的发现,沃森、克里克和威尔金斯 共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。( ) (2)AT碱基对和GC碱基对具有相同的形状和直径,使DNA分 子具有稳定的直径。( ) (3)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了 巨大的贡献。( ) (4)在DNA分子中,由于碱基A一定与碱基T配对、碱基G一定与 碱基C配对,所以碱基A的数量一定等于碱基T的数量,碱基G的数量 一定等于碱基C
2、的数量。( ) (5)沃森和克里克构建了一个磷酸脱氧核糖骨架排在螺旋外部, 碱基排在螺旋内部的双链螺旋。( ) 一二三 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等 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 两条 DNA双链:DNA双螺旋结构 一二三 2.DNA分子双螺旋结构的主要特点 (1)DNA分子由两条链组成,这两条链按反向平行方式盘旋成双 螺旋结构。 (2)DNA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
3、一定 的规律:A一定与T配对,C一定与G配对,这种规律称为碱基互补配 对原则。 一二三 预习反馈 1.判断正误。 (1)DNA分子中碱基数=磷酸数=核糖数。( ) (2)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差。( ) (3)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。 ( ) (4)磷酸与脱氧核糖交替连接,构成DNA的基本骨架。( ) (5)DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸 脱氧核糖”相连。( ) 一二三 2.识图。 下图为DNA分子结构模式图,据图写出及a所代表结构的名 称。 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;a. 。 一二三 答案:磷酸(基团) 脱氧
4、核糖 胞嘧啶 胞嘧啶脱氧核苷酸 腺 嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 氢键 碱基对 一条脱氧核苷酸链的片段 一二三 三、制作DNA双螺旋结构模型 一二三 一二三 预习反馈 1.在制作DNA双螺旋结构模型时,需用到如右图所示的脱氧核苷 酸模型,其中圆代表磷酸。下列说法正确的是( ) A.长方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基 B.两个圆可用别针(代表共价键)连结,以形成DNA的侧链 C.别针(代表共价键)应连结在一个核苷酸的五边形和另一个核 苷酸的圆上 D.如果两个脱氧核苷酸分别位于链的两侧,两个模型方向相同 一二三 解析:长方形表示的是含氮碱基,DNA中有A、T、G、C
5、四种,没 有U,圆表示的是磷酸,五边形表示的是脱氧核糖。在DNA单链中, 脱氧核苷酸之间通过3,5-磷酸二酯键相连,即别针应连接在一个核 苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上,而不是两个圆之间。两条 DNA单链模型的位置关系应为反向平行。 答案:C 一二三 2.某学生制作的以下碱基对模型中,正确的是 ( ) 解析:选项B,A与T应通过两个氢键相连;选项C、D,配对的两个脱 氧核苷酸的方向相同是错误的,并且A与T应通过两个氢键相连,G 与C应通过三个氢键相连。 答案:A 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 DNA分子的结构分子的结构 构成DNA的各部分是如何连接的?DNA的
6、结构具有哪些特点? 下面是四位同学制作的双链DNA模型,判断正误,若错误说 明理由。 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 错误,DNA分子中不应出现AU碱基对。 错误,DNA分子的两条链方向应为反向平行。 错误,AT、GC中的氢键数目不对,AT之间应有两个氢 键,GC之间应有三个氢键。 正确。 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 下图为DNA分子结构示意图,请回答问题。 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 (1) (填“能”或“不能”)构成胞嘧啶脱氧核苷 酸, (填序号)中含有N元素。 (2)在DNA分子的一条单链中
7、,相邻的碱基是通过 连接的,有 个游离的磷酸基团。 (3)含17%腺嘌呤的DNA比含15%胞嘧啶的DNA耐热性 。 (4) (填序号)相间排列,构成了DNA分子的基本骨架,并 且碱基对之间通过氢键相连,说明了DNA分子具有 。 答案:(1)不能 (2)脱氧核糖磷酸脱氧核糖 1 (3)高 (4)和 稳定性 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 1.DNA分子的结构层次 (1)每个DNA片段中游离的磷酸基团有2个。 (2) 之间的数量关系为1 1 1。 (3)碱基对之间的化学键为氢键,A与T之间是两个氢键,G与C之间 是三个氢键,DNA分子中GC碱基对越多,结构越稳定。 探
8、究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 (4)空间结构规则的双螺旋 两条长链反向平行盘旋形成规则的双螺旋结构。 脱氧核糖与磷酸通过磷酸二酯键交替连接,排列在外侧。 碱基排列在内侧,且遵循碱基互补配对原则。 2.DNA分子的结构特点 (1)稳定性 DNA分子的两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构,其 双螺旋结构就是稳定性的原因之一。 DNA分子的基本骨架稳定不变,都是脱氧核糖和磷酸交替连接 构成的结构。 DNA分子双螺旋结构的内侧是碱基对,碱基之间通过氢键互补 配对,这也是DNA分子的结构具有稳定性的原因之一。 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新
9、 (2)多样性 DNA分子中虽然碱基互补配对的方式不变,但长链中碱基对的排 列顺序是千变万化的,这就构成了DNA分子的多样性。 (3)特异性 每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序,这种特定的碱 基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。DNA分子的多样性和特 异性正是世界上各种生物之间、同种生物不同个体之间性状表现 千差万别的根本原因。因此,DNA可以起到鉴别生物个体的作用。 方法技巧DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆方法 (1)五种元素:C、H、O、N、P。 (2)四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸。 (3)三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。 (4)两条长链:两条反向
10、平行的脱氧核苷酸链。 (5)一种螺旋:规则的双螺旋结构。 问题导引典例剖析归纳提升 探究点一探究点二 活学活练 温故知新 下面关于DNA分子结构的叙述,错误的是( ) A.双链DNA 分子中含有四种脱氧核苷酸 B.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DNA分子中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数 D.一段双链DNA分子中含有40个胞嘧啶,就会同时含有40个鸟嘌 呤 解析:每个碱基分子上连接着一个脱氧核糖。 答案:B 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 DNA分子中的碱基数量关系分子中的碱基数量关系 构成DNA分子的各碱基间有哪些规律? 1.双链DNA分子中,
11、嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系?其中A 与T,C与G数量关系呢? 答案:嘌呤碱基数=嘧啶碱基数。A=T;C=G。 2.如果DNA分子一条链H1中的(A+C)/(T+G)为m,那么互补链H2中 (A+C)/(T+G)为多少?在整个DNA分子中,该比值是多少? 答案:1/m;1。 3.在双链DNA分子中,若某一条链中(A+T)/(G+C)=n,则在另一条 链中(A+T)/(G+C)的比值是多少?在整个DNA分子中(A+T)/(G+C) 的比值是多少? 答案:n;n。 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 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
12、分子碱基总数的24%,则该DNA分子的另一条链上,胸腺嘧啶 占该链碱基数目的( ) A.44% B.24% C.14% D.28% 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 解析:(1)画出草图。(如下图) (2)依题意,列出等量关系: 联合得A1=28% (3)依“等量代换”有T2=A1=28%,即胸腺嘧啶占该链碱基数目的 28%。 答案:D 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 1.碱基互补配对原则图示 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 2.碱基间的数量关系 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新
13、 3.双链DNA分子中碱基比例的共性及特异性 (1)共性:不因生物种类的不同而不同。 (2)特异性: 的比值在不同DNA分子中是不同的,是DNA分子 多样性和特异性的表现。 探究点一探究点二 问题导引典例剖析归纳提升活学活练 温故知新 已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一 条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链 中,T和C分别占该链碱基总数的( ) A.34%和16%B.34%和18% C.16%和34%D.32%和18% 解析:设该DNA分子的两条链分别为1链和2链,双链DNA分子 中,G与C之和占全部碱基总数的34%,则A+T占66%,又
14、因为双链 DNA分子中,互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子的比例和 每条链中这两种碱基之和所占的比例相同,因此 A1+T1=66%,G1+C1=34%,又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32% 和18%,则A1=66%-32%=34%;G1=34%-18%=16%,根据DNA分子的 碱基互补配对关系,所以T2=A1=34%,C2=G1=16%。 答案:A 探究点一探究点二温故知新 1.DNA双螺旋结构的提出者:沃森和克里克。 2.DNA双螺旋结构的主要特点 (1)从整体上看,DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋 而成。 (2)外侧:磷酸和脱氧核糖交替连结,构成基本骨架。 (3)内侧
15、:两条链上的碱基通过氢键连结成碱基对。 3.碱基对的组成规律碱基互补配对原则:A一定与T配对,G一 定与C配对,碱基之间的这种一一对应关系,叫做碱基互补配对原则。 探究点一探究点二温故知新 4.双链DNA分子中碱基的计算规律 (2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%。 (3)在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链及 整个DNA分子中都相等,即 (A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+T)%。 简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。 (4)双链DNA分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补链中 互为倒数。 简记为:“DNA两互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1”。