第2節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu) 第三章 一 目標(biāo)預(yù)覽1 了解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程 2 理解DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點 重 難點 3 明確DNA分子的多樣性和特異性 重點 二 情境導(dǎo)入DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì) 現(xiàn)代社會中 DNA指紋是親子鑒定 確認罪犯的重要依據(jù) DNA分子之所以具有這樣的作用 與DNA分子的結(jié)構(gòu)有關(guān) DNA分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是生物學(xué)發(fā)展的里程碑 它是沃森和克里克兩位科學(xué)家默契配合 合作研究的成果 問題探究 你知道DNA分子的結(jié)構(gòu)是怎樣的嗎 提示 DNA的結(jié)構(gòu)是一種規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 一 問題探討提示 本節(jié)的問題探討主要是培養(yǎng)學(xué)生收集資料 討論交流的能力 二 思考與討論1 提示 主要涉及物理學(xué) 主要是晶體學(xué) 生物化學(xué) 數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的知識 涉及的方法主要有 X射線衍射結(jié)構(gòu)分析方法 其中包括數(shù)學(xué)計算法 建構(gòu)模型的方法等 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中許多成果的取得 都是多學(xué)科交叉運用的結(jié)果 反過來 多學(xué)科交叉的運用 又會促進學(xué)科的發(fā)展 誕生新的邊緣學(xué)科 如生物化學(xué) 生物物理學(xué)等 2 提示 要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗 要善于與他人交流和溝通 閃光的思想是在交流與撞擊中獲得的 研究小組成員在知識背景上最好是互補的 對所從事的研究要有興趣和激情等 三 模型建構(gòu)1 DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸 但是堿基對的排列順序卻是千變?nèi)f化的 堿基對千變?nèi)f化的排列順序使DNA儲存了大量的遺傳信息 2 提示 1 靠DNA分子堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián) 2 在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中 由于堿基對平面之間相互靠近 形成了與堿基對平面垂直方向的相互作用力 該點可不作為對學(xué)生的要求 三 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1 構(gòu)建者 美國生物學(xué)家 和英國物理學(xué)家 沃森 克里克 2 構(gòu)建過程 DNA衍射 A G C T 螺旋 堿基 磷酸 脫氧核糖骨架 堿基 A T G C A與T G與C 四 DNA分子的結(jié)構(gòu) 1 DNA分子的結(jié)構(gòu)層次 1 基本組成元素 2 組成物質(zhì) 3 基本組成單位 共 種 4 整體結(jié)構(gòu) 由 條長鏈反向平行按 方式盤旋而成 C H O N P 磷酸基團 脫氧核糖 含氮堿基 脫氧核糖核苷酸 4 2 雙螺旋 2 DNA分子的結(jié)構(gòu)特點 1 基本骨架 由 和 交替連接組成 2 內(nèi)側(cè) 堿基之間通過 連接 且遵循 原則 根據(jù)此原則寫出各序號代表的堿基種類 脫氧核糖 磷酸 氫鍵 堿基互補配對 A G C T 歸納總結(jié)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)的有四種脫氧核苷酸 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 一個螺旋 規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 3 雙鏈DNA分子中堿基數(shù)量關(guān)系 1 堿基互補配對原則的應(yīng)用 在雙鏈DNA分子中 四種堿基的比例和為1 2 A T C G 1 A T C G A G C T A C G T 總堿基數(shù)的1 2 3 互補堿基之和的比例 A T C G 在已知鏈 互補鏈和整個DNA分子中相等 非互補堿基和的比值 如 A C T C 在已知鏈與互補鏈間互為倒數(shù) 在整個DNA分子中該比值為1 4 在一個雙鏈DNA分子中 某堿基占堿基總量的百分數(shù)等于每條鏈中的平均值 1 制作原理 DNA的脫氧核苷酸雙鏈反向平行 磷酸與脫氧核糖交替連接排列在外側(cè) 堿基排列在內(nèi)側(cè) 堿基對通過氫鍵連接 堿基互補配對 2 設(shè)計模型 繪出DNA模型的設(shè)計圖 確定制作的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的大小 如高度與直徑的比例 維系立體結(jié)構(gòu)的方法 選擇代表磷酸 脫氧核糖 堿基的材料等 五 制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 3 制作模型 1 使用各種材料分別 制作 若干個磷酸 脫氧核糖 堿基 將各種配件整合在一起 并連接成脫氧核苷酸鏈 連接兩條脫氧核苷酸鏈 拼成DNA分子平面結(jié)構(gòu)圖 再 旋轉(zhuǎn) 成雙螺旋結(jié)構(gòu) 2 根據(jù)設(shè)計計劃 對制作的DNA分子雙螺結(jié)構(gòu)模型進行檢查 對模型的不足加以修正 4 需要注意的問題 1 熟悉制作模型用的各種零件代表的物質(zhì) 寫出4種堿基的字母名稱 2 兩條鏈的長度 堿基總數(shù)一致 堿基互補 方向相反 3 磷酸 脫氧核糖 堿基三者之間的連接部位要正確 4 制作中各零件連接應(yīng)牢固 避免旋轉(zhuǎn)中脫落 5 各組模型制作以不同數(shù)量和順序的A T C G T A G C四種堿基對排列 領(lǐng)悟DNA分子的多樣性 六 知識構(gòu)建