,遺傳的分子基礎,1.閱讀教材P67，了解DNA雙螺旋結構模型的構建過程。 2.結合教材P68和相關模型，概述DNA分子的雙螺旋結構模型的特點。 3.結合教材P69制作DNA雙螺旋結構模型，理解DNA分子的結構特點并掌握有關的計算規(guī)律。,目標導讀,DNA分子的雙螺旋結構模型的特點及其相關計算。,重難點擊,一 DNA分子的結構,二 設計和制作DNA分子雙螺旋結構模型,當堂檢測,DNA分子的結構和復制(),三 有關DNA分子結構的計算,1.解開DNA分子結構之謎 20世紀3050年代，許多科學家對DNA分子結構進行了深入的研究。結合教材，了解科學家們的探索歷程。,一 DNA分子的結構,不對稱,胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C),螺旋,一條,鏈,雙螺旋結構,2.DNA分子的結構層次 依據(jù)上述科學家的探索完善下圖圖解，探究DNA分子的結構層次。,磷酸,脫氧核糖,含氮堿基,N P,脫氧核苷酸,3.DNA分子的結構,(1)寫出上圖中各部分的名稱： ； ； ； ； ； ；_ 。 (2)從圖中可以看出，和A配對的一定是 ，和G配對的一定是 ，堿基對之間靠 連接。其中，AT之間形成 個氫鍵，GC之間形成 個氫鍵。,胸腺嘧啶(T),脫氧核糖,磷酸,堿基對,腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G),胞嘧,啶(C),T,C,氫鍵,2,3,含GC堿基對多的DNA分子穩(wěn)定性高。,小貼士,4.雙螺旋結構的特點 (1)DNA分子是由 鏈構成的，這兩條鏈按照 的方式盤旋成雙螺旋結構。 (2)DNA分子中的 交替連接，排列在雙螺旋的外側，構成基本骨架； 排列在內(nèi)側。,兩條,反向平行,脫氧核糖和磷酸,堿基,(3)兩條鏈上的堿基通過 連接成堿基對。堿基配對的規(guī)律是： 與T配對， 與C配對。堿基之間的這種一一對應關系，叫做 原則。,氫鍵,A,G,堿基互補配對,(1)相鄰堿基之間的連接方式 兩條鏈之間：以氫鍵相連，形成堿基對。 一條單鏈上：以“堿基脫氧核糖磷酸脫氧核糖堿基”相連。,小貼士,(2)每條鏈中，脫氧核苷酸分子之間的連接,即一個脫氧核苷酸分子中脫氧核糖上的1號碳原子與堿基相連，3號碳原子與另一個脫氧核苷酸上的磷酸通過化學鍵磷酸二酯鍵相連。 (3)兩條鏈的方向：相反，可由脫氧核糖的方向進行判斷。 (4)每個DNA片段中有2個游離的磷酸基團，分別在2條鏈的其中一端(即5端)。,歸納提煉,DNA結構的“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)則的雙螺旋結構。,活學活用,1.如圖為DNA分子的平面結構，虛線表示堿基間的氫鍵。請據(jù)圖回答下列問題：,(1)從主鏈上看，兩條單鏈 平行；從堿基關系看，兩條單鏈 。 (2) 和 相間排列，構成了DNA分子的基本骨架。,(3)圖中有 種堿基， 種堿基對。,(4)含有200個堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個。請回答： 該DNA片段中共有腺嘌呤 個，C和G構成的堿基對共 對。 在DNA分子穩(wěn)定性的比較中， 堿基對的比例越高，DNA分子穩(wěn)定性越高。,問題導析 (1)DNA分子兩條鏈按 平行方式盤旋成雙螺旋結構，在外側 和 交替連接，構成基本骨架。 (2)DNA分子中含有200個堿基，也就是100個堿基對，如果堿基對之間全為兩個氫鍵，則氫鍵個數(shù)應為 個，實際氫鍵個數(shù)為260個，多出 個，應為GC堿基對的個數(shù)。,反向,脫氧核糖,磷酸,200,60,解析 (1)從主鏈上看，兩條單鏈是反向平行的；從堿基關系看，兩條單鏈遵循堿基互補配對原則。 (2)脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在外側，構成DNA分子的基本骨架。 (3)圖中涉及到4種堿基，4種堿基之間的配對方式有兩種，但堿基對的種類有4種，即AT、TA、GC、CG。,(4)假設該DNA片段只有A、T兩種堿基，則200個堿基，100個堿基對，含有200個氫鍵，而實際上有260個氫鍵，即GC或CG堿基對共60個，所以該DNA中腺嘌呤數(shù)為：(200260)/240(個)。C和G共60對，由于G與C之間有三個氫鍵，A與T之間有兩個氫鍵，因此，G與C構成的堿基對的比例越高，DNA分子穩(wěn)定性越高。,答案 (1)反向 堿基互補配對 (2)脫氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)40 60 G與C,二 設計和制作DNA分子雙螺旋結構模型,根據(jù)DNA分子的結構特點，制作DNA分子的雙螺旋結構模型，并完成下面的問題。 1.材料用具 硬塑方框2個(長約10 cm)，細鐵絲2根(長約0.5 m)，球形塑料片(代表 )若干，雙層五邊形塑料片(代表 )若干，4種不同顏色的長方形塑料片(代表 )若干，粗鐵絲2根(長約10 cm)，訂書釘。,磷酸,脫氧核糖,4種不同堿基,2.方法步驟 (1)制作脫氧核苷酸模型：按照每個 的結構組成，挑選模型零件，組裝成若干個脫氧核苷酸。 (2)制作多核苷酸長鏈模型：按照一定的堿基排列順序，將若干個脫氧核苷酸依次穿起來，組成一條多核苷酸長鏈。在組裝另一條多核苷酸長鏈時，方法相同，但要注意兩點：,脫氧核苷酸,一是兩條長鏈的單核苷酸數(shù)目必須 ；二是兩條長鏈并排時，必須保證堿基之間能夠 ，不能隨意組裝。這是實驗成敗的關鍵所在。 (3)制作DNA分子平面結構模型：按照堿基 的原則，將兩條多核苷酸長鏈互相連接起來。,相同,相互配對,互補配對,(4)制作DNA分子的立體結構(雙螺旋結構)模型：把DNA分子平面結構 一下，即可得到一個DNA分子的雙螺旋結構模型。,旋轉,3.通過統(tǒng)計全班同學制得的模型，觀察模型思考DNA分子的特征 (1)制得的不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目有差異，排列順序多種多樣，說明DNA分子具有 。 (2)每一種DNA分子都有特定的堿基對排列順序，說明DNA分子具有 。,多樣性,特異性,(3)通過模型觀察發(fā)現(xiàn) 位于外側的基本骨架一定是由磷酸和脫氧核糖交替連接形成的，不會改變。 兩條鏈間的堿基互補配對方式穩(wěn)定不變，總是A與T、G與C配對。堿基對及其側鏈基團對維持DNA分子的空間結構的穩(wěn)定有著重要的作用。 上述兩點說明DNA分子在空間結構上是穩(wěn)定的，DNA分子具有 。,穩(wěn)定性,歸納提煉,1.構成DNA分子的堿基只有4種，配對方式只有2種，但是堿基對的數(shù)目卻可以成千上萬，形成的堿基對的排列順序也可以千變?nèi)f化，從而構成了DNA分子的多樣性。 2.每個特定的DNA分子都有特定的堿基排列順序，而特定的堿基排列順序中有遺傳效應的片段就代表了遺傳信息，所以每個特定的DNA分子中都儲存著特定的遺傳信息，因此這種特定的堿基排列順序就構成了DNA分子的特異性。,3.DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎。生物界多樣性的直接原因是蛋白質(zhì)的多樣性；生物界多樣性的根本原因是基因的多樣性。,2.如圖為DNA分子結構示意圖，對該圖的正確描述是( ),活學活用,A.和相間排列，構成了DNA分子的基本骨架 B.的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 C.當DNA復制時，是磷酸二酯鍵 D.DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息,問題導析 (1)脫氧核糖和 交替連接構成DNA分子的基本骨架。 (2)氫鍵的形成不需要 。 解析 和相間排列，構成了DNA分子的基本骨架；中的不是這個胞嘧啶脫氧核苷酸的磷酸基團，下方的磷酸基團與才能共同構成這個胞嘧啶脫氧核苷酸；是氫鍵。 答案 D,酶的催化,磷酸,三 有關DNA分子結構的計算,如圖是DNA分子中堿基配對的情況示意圖，結合該圖總結與堿基互補配對原則有關的規(guī)律。,1.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)相等，即AG 。一條鏈中的A和另一條鏈中的T相等，可記為A1T2，同樣：T1 ，G1 ，C1 。,胸腺,胞嘧啶,T,C,TC,A2,C2,G2,2.設在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1T1n%，因為A1T2，A2T1，則：A1T1 n%，整個DNA分子中：AT ，即在雙鏈DNA分子中，互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都 。,T2A2,n%,相等,分子中，非互補堿基之和所占比例在兩條互補鏈中_ 。,互為,倒數(shù),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。,4,4n,進行堿基計算要注意以下幾點 (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。,小貼士,歸納提煉,堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性 (1)共性：不因生物種類的不同而不同,3.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，對應的另一條互補鏈(b)上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是( ) A.35% B.29% C.28% D.21%,活學活用,問題導析 (1)DNA分子中互補堿基之和所占比例等于每條鏈中這種比例，(AT)/(ATGC)44%，因此(A1T1)/(A1T1G1C1) ，在整個單鏈中ATGC1，可以得出，(G1C1)/(A1T1G1C1) 。 (2)題干中G1/(A1T1G1C1)21%，在互補鏈中G2 ，所以G2/(A1T1G1C1)56%21%35%。,44%,56%,C1,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對應的互補鏈(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)占整個DNA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。 答案 A,課堂 小結,反向平行,脫氧核糖,互補配對,當堂檢測,1,2,3,4,1.在制作DNA雙螺旋結構模型時，各“部件”之間需要連接。下圖中連接錯誤的是( ),1,2,3,4,解析 同一條脫氧核苷酸鏈中，相鄰脫氧核苷酸之間的連接是通過脫氧核糖上的3號碳原子上的羥基與另一個脫氧核苷酸的5號碳原子上的磷酸基團之間脫水聚合連接而成的。 答案 B,1,2,3,4,2.假設一個DNA分子片段中，堿基T共312個，占全部堿基的26%，則此DNA片段中堿基G所占百分比和數(shù)目分別是( ) A.26%,312個 B.24%,288個 C.24%,298個 D.12%,144個 解析 DNA分子的堿基數(shù)目和比例嚴格遵循堿基互補配對原則，即DNA分子中有一個A，必定有一個和其互補的T；,1,2,3,4,有一個C，必有一個G。根據(jù)這個原理可知G 24%；又知T共312個，占26%，則可知該DNA分子片段中共有堿基31226%1 200(個)；前面已計算出G占24%，則G的數(shù)目是1 20024%288(個)。 答案 B,1,2,3,4,3.下列能正確表示DNA片段的示意圖的是( ),1,2,3,4,解析 DNA中存在T，不存在U，可排除A選項； DNA分子的兩條鏈是反向平行的，而不是B選項中同向的(依據(jù)兩條鏈中脫氧核糖分析)； A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵，可排除C選項。 答案 D,1,2,3,4,4.分析以下材料，回答有關問題。 材料一 在沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結構模型之前，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，而是由兩條鏈結合形成的。,1,2,3,4,材料二 在1949年到1951年期間，科學家查哥夫(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,材料三 根據(jù)富蘭克琳等人對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。 以上科學研究成果為1953年沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結構模型奠定了基礎。請分析回答下列問題：,1,2,3,4,(1)材料一表明DNA分子是由兩條 組成的，其基本組成單位是 。 (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_ 。,1,2,3,4,(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)富蘭克琳等人提出的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 。,1,2,3,4,(6)基于以上分析，沃森和克里克提出了各對應堿基之間的關系是 ，并成功地構建了DNA分子的雙螺旋結構模型。 解析 材料一表明了當時科學界對DNA的認識是：DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的雙鏈結構。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),1,2,3,4,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關系，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之間的對應和C與G之間的對應是互不影響的，所以沃森和克里克提出了各對應堿基之間的關系是A與T配對，C與G配對，結果發(fā)現(xiàn)與各種事實相符，從而獲得了成功。,1,2,3,4,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 (3)A與T一一對應，C與G一一對應 (4)A與T之間的對應和C與G之間的對應互不影響 (5)堿基對 DNA分子的空間結構非常規(guī)則 (6)A與T配對，C與G配對,