第三章 遺傳的分子基礎(chǔ),第二節(jié) DNA的分子結(jié)構(gòu)和特點,通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA，細(xì)胞生物和部分病毒的遺傳物質(zhì)都是DNA。那么DNA究竟具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？如上圖是坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕像和雅典奧運(yùn)會中關(guān)于人類發(fā)現(xiàn)DNA的過程，這就是科學(xué)家模擬的DNA模型，下面就讓我們重溫科學(xué)家構(gòu)建DNA模型的研究歷程，分析DNA的結(jié)構(gòu)特點。,課堂導(dǎo)入,一、 DNA分子的結(jié)構(gòu)和特點,二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型及有關(guān)計算規(guī)律,當(dāng)堂檢測,內(nèi)容索引,一、DNA分子的結(jié)構(gòu)和特點,知識梳理,1.兩種核酸在結(jié)構(gòu)上的異同,答案,脫氧核,糖核酸,脫氧核,苷酸,脫氧核苷,脫氧核苷酸,A、T、G、C,核糖核苷酸,核糖核苷,A、U、G、C,2.DNA分子的結(jié)構(gòu)及主要特點 (1)結(jié)構(gòu),答案,a.該模型的構(gòu)建者：美國學(xué)者 和英國學(xué)者 。 b.寫出圖中的結(jié)構(gòu)名稱。 ， ， ， 。,沃森,克里克,A,G,腺嘌呤脫氧核苷酸,氫鍵,(2)DNA分子結(jié)構(gòu)的三個主要特點 兩條鏈的位置及方向： 。主鏈的基本骨架： 與 交替連接，排列在外側(cè)。 主鏈的內(nèi)側(cè)：堿基排列在內(nèi)側(cè)，且遵循 原則。 卡伽夫法則 a.在DNA分子中， 與 的分子數(shù)相等， 與 的分子數(shù)相等，有AG 。 b.AT 等于GC。,答案,反向平行,脫氧核糖,磷,酸基團(tuán),堿基互補(bǔ)配對,A,T,G,C,TC,不一定,如圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請據(jù)圖回答下列問題：,答案,合作探究,1.圖中的1、2、5、7的名稱分別是什么？ 答案 1為堿基對、2為一條脫氧核苷酸單鏈片段、5為腺嘌呤脫氧核苷酸、7為氫鍵。,2.DNA分子結(jié)構(gòu)的基本骨架是怎樣構(gòu)成的？ 答案 DNA分子中脫氧核糖和磷酸基團(tuán)交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成了基本骨架。,答案,3.堿基對之間是怎樣結(jié)合的？配對有什么規(guī)律？ 答案 DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對；且有一定規(guī)律：A與T配對，G與C配對。 4.該片段中，游離的磷酸基團(tuán)有幾個？ 答案 2個。,活學(xué)活用,1.下面對DNA結(jié)構(gòu)的敘述中，錯誤的一項是( ) A.DNA分子中的脫氧核糖和磷酸基團(tuán)交替連接，排列在外側(cè) B.DNA分子中的兩條鏈反向平行 C.DNA分子中氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目一定相等 D.DNA分子中堿基之間一一對應(yīng)配對的關(guān)系是堿基互補(bǔ)配對原則 解析 在DNA分子中，AT、GC，脫氧核糖與磷酸基團(tuán)交替連接，排列在DNA外側(cè)，共同構(gòu)成DNA分子的基本骨架；DNA分子兩條鏈反向平行；AT間是2個氫鍵，GC間是3個氫鍵，氫鍵數(shù)目和堿基數(shù)目不相等。,解析答案,C,一題多變,判斷正誤： (1)DNA分子由四種脫氧核苷酸組成，這四種脫氧核苷酸含有的堿基是A、U、C、G( ) (2)AT堿基對和GC堿基對具有相同的形狀和直徑，使DNA分子具有穩(wěn)定的直徑( ) (3)DNA的兩條核糖核苷酸鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)( ) (4)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸基團(tuán)交替連接而成的( ) (5)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對( ) (6)DNA上堿基對的形成遵循堿基互補(bǔ)配對原則，即A與T配對，G與C配對( ),答案,方法鏈接,DNA結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”記憶 五種元素：C、H、O、N、P； 四種堿基：A、G、C、T，相應(yīng)地有四種脫氧核苷酸； 三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基； 兩條長鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈； 一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。,返回,二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型及有關(guān)計算規(guī)律,答案,知識梳理,1.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 (1)原理： 雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點。 (2)實驗?zāi)康模和ㄟ^制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,加深對 的理解和認(rèn)識。,DNA分子,DNA分子結(jié)構(gòu)特點,答案,(3)制作步驟 選擇材料制作若干個 、 、 連接 多個 連接 脫氧核苷酸長鏈 形成 一個 分子 DNA,磷酸,脫氧核糖,堿基,脫氧核苷酸,DNA,雙螺旋結(jié)構(gòu),答案,(4)注意事項 選材時，用不同形狀、不同大小和顏色的材料分別代表 、磷酸和 。 要選用有一定強(qiáng)度和韌性的支架和連接材料。,脫氧核糖,不同的堿基,答案,2.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的計算規(guī)律 (1)在雙鏈DNA片段中，腺嘌呤與 嘧啶相等，鳥嘌呤與 相等，即A ，G 。因此，嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù) ，即AG 。 (2) 的值在不同DNA分子中是 的，是DNA分子多樣性和特異性的表現(xiàn)。 (3)在一個雙鏈DNA分子中，脫氧核糖、磷酸和含氮堿基的數(shù)量比例為 。 (4)DNA分子中共有 種類型的堿基對，若某個DNA分子具有n個堿基對，則DNA分子可有 種組合方式。,胸腺,胞嘧啶,T,C,相等,TC,不同,111,4,4n,結(jié)合DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點，分析：,合作探究,1.設(shè)在雙鏈DNA分子中的1號鏈上A1T1n%， 則2號鏈上A2T2的比例為多少？整個DNA分子 中AT的比例又是多少？據(jù)此，你有什么結(jié)論？ 分析 因為A1T2，A2T1，則：A1T1T2A2n%。整個DNA分子中：ATn%。即在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。 答案 T2A2n%；整個DNA分子中：ATn%；互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。,解析答案,解析答案,活學(xué)活用,2.某DNA分子中AT占整個DNA分子堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈(b)上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是( ) A.35% B.29% C.28% D.21% 解析 整個DNA中的AT占整個DNA堿基總數(shù)的44%，則GC占整個DNA堿基總數(shù)的56%，又因為其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，所以與G對應(yīng)的互補(bǔ)鏈(b)上的C占b鏈堿基總數(shù)的21%，則G(a鏈上)C(b鏈上)占DNA分子堿基總數(shù)的21%。因為總的GC占整個DNA分子堿基總數(shù)的56%，所以G(b鏈上)C(a鏈上)占DNA整個分子堿基總數(shù)的35%，推得G占b鏈堿基總數(shù)的35%，所以答案選A。,A,解析答案,進(jìn)行堿基計算時要注意以下幾點 (1)單位是“對”還是“個”，這方面往往帶來數(shù)據(jù)成倍的錯誤。 (2)注意提供的數(shù)據(jù)是DNA雙鏈還是DNA的一條單鏈。 (3)解題時最好畫一下簡圖，比較直觀，減少因為思路不清引起的錯誤。,易錯提醒,返回,答案,課堂小結(jié),反向平行,脫氧核糖,磷酸,互補(bǔ)配對,當(dāng)堂檢測,解析答案,1,2,3,4,5,1.下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述錯誤的是( ) A.雙鏈DNA分子中含有兩個游離的磷酸基團(tuán) B.DNA的一條單鏈上相鄰的堿基A與T之間通過氫鍵連接 C.嘌呤堿基與嘧啶堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定 D.DNA分子兩條鏈反向平行 解析 DNA的一條單鏈上相鄰的堿基A與T之間通過脫氧核糖磷酸脫氧核糖連接。,B,解析答案,1,2,3,4,5,2.在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時，如圖為兩個脫氧核苷酸的模型，圓代表磷酸，下列敘述正確的是( ),A.方形可能代表A、T、C、U四種含氮堿基 B.兩個圓可用別針(代表共價鍵)連接，以形成DNA的側(cè)鏈 C.別針(代表共價鍵)應(yīng)連接在一個核苷酸的五邊形和另一個核苷酸的圓上 D.如果兩個脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側(cè)，兩個模型方向相同,1,2,3,4,5,解析 方形表示的是含氮堿基，有A、T、G、C四種，沒有U，圓表示的是磷酸，五邊形表示的是脫氧核糖，在DNA單鏈中，脫氧核苷酸之間通過3,5磷酸二酯鍵相連，即別針應(yīng)連接在一個核苷酸的五邊形和另一個核苷酸的圓上，而不是兩個圓之間，兩條DNA單鏈模型的位置關(guān)系應(yīng)為反向平行。 答案 C,解析答案,1,2,3,4,5,3.下面為DNA分子的結(jié)構(gòu)示意圖，對該圖的正確描述是( ),A.和相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架 B.構(gòu)成胞嘧啶脫氧核苷酸 C.占的比例越大，DNA分子越穩(wěn)定 D.DNA分子中依次代表A、G、C、T,1,2,3,4,5,解析 DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸基團(tuán)交替連接而成的，A錯誤； 胞嘧啶脫氧核苷酸由組成，B錯誤； 是A與T之間的氫鍵，G、C含量越多，DNA分子越穩(wěn)定，C錯誤； 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，、依次代表A、G、C、T，D正確。 答案 D,解析答案,1,2,3,4,5,4.有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸，已查明它的結(jié)構(gòu)中有一個腺嘌呤，則它的其他組成應(yīng)是( ) A.三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶 B.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胞嘧啶 C.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶 D.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個尿嘧啶 解析 據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可知，另一個堿基為T，兩個脫氧核苷酸含有兩個磷酸和兩個脫氧核糖。,C,1,2,3,4,5,5.分析以下材料，回答有關(guān)問題。 材料一 在沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型之前，人們已經(jīng)證實了DNA分子是由許多脫氧核苷酸構(gòu)成的長鏈，自然界中的DNA并不以單鏈形式存在，而是由兩條鏈結(jié)合形成的。 材料二 在1949年到1951年期間，科學(xué)家查哥夫(E.Chargaff)研究不同生物的DNA時發(fā)現(xiàn)，DNA分子中的嘧啶核苷酸的總數(shù)始終等于嘌呤核苷酸的總數(shù)，即A的總數(shù)等于T的總數(shù)，G的總數(shù)等于C的總數(shù)，但(AT)與(GC)的比值是不固定的。,1,2,3,4,5,材料三 根據(jù)富蘭克林(R.E.Franklin)等人對DNA的X射線衍射分析表明，DNA分子由許多“亞單位”組成，每一層的間距為0.34 nm，而且整個DNA分子長鏈的直徑是恒定的。 以上科學(xué)研究成果為1953年沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型奠定了基礎(chǔ)。請分析回答：,1,2,3,4,5,返回,解析答案,(1)材料一表明DNA分子是由兩條_組成的，其基本單位是_。 (2)嘧啶核苷酸的總數(shù)始終等于嘌呤核苷酸的總數(shù)，說明_。 (3)A的總數(shù)等于T的總數(shù)，G的總數(shù)等于C的總數(shù)，說明_。 (4)A與T的總數(shù)和G與C的總數(shù)的比值不固定，說明_。 (5)富蘭克林等人提出的DNA分子中的亞單位事實上是_；亞單位的間距都為0.34 nm，而且DNA分子的直徑是恒定的，這些特征表明_。 (6)基于以上分析，沃森和克里克提出了各對應(yīng)堿基之間的關(guān)系是_ _，并成功地構(gòu)建了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。,1,2,3,4,5,解析 材料一表明了當(dāng)時科學(xué)界對DNA的認(rèn)識是：DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的雙鏈結(jié)構(gòu)。嘧啶核苷酸的總數(shù)始終等于嘌呤核苷酸的總數(shù)，即A的總數(shù)等于T的總數(shù)，G的總數(shù)等于C的總數(shù)，說明二者可能是一種對應(yīng)關(guān)系，而A與T的總數(shù)和G與C的總數(shù)的比值不固定則說明A與T之間的對應(yīng)和C與G之間的對應(yīng)是互不影響的，所以沃森和克里克提出了各對應(yīng)堿基之間的關(guān)系是A與T配對，C與G配對，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與各種事實相符，從而獲得了成功。 答案 (1)脫氧核苷酸長鏈 脫氧核苷酸 (2)DNA分子中嘌呤與嘧啶之間一一對應(yīng),解析答案,1,2,3,4,5,返回,(3)A與T一一對應(yīng)，C與G一一對應(yīng) (4)A與T之間的對應(yīng)和C與G之間的對應(yīng)互不影響 (5)堿基對 DNA分子的空間結(jié)構(gòu)非常規(guī)則 (6)A與T配對，C與G配對,