2020新教材高中生物第3章基因的本质第2节DNA的结构课件 人教版必修第二册 31页

第 2 节　 DNA 的结构 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 : 预习反馈 判断正误。 (1) 因为 DNA 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)A—T 碱基对和 G—C 碱基对具有相同的形状和直径 , 使 DNA 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做出了巨大的贡献。 ( √ ) (4) 在 DNA 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 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。 ( √ ) 二、 DNA 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 2 . DNA 双螺旋结构的主要特点 (1)DNA 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 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 。 预习反馈 1 . 判断正误。 (1)DNA 中碱基数 = 磷酸数 = 核糖数。 ( × ) (2) 含有 G 、 C 碱基对比较多的 DNA 热稳定性较差。 ( × ) (3) 双链 DNA 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 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。 ( √ ) 2 . 识图。 下图为 DNA 结构模式图 , 据图写出 ① ~ ⑩ 及 a 所代表结构的名称。 ① 　　　　　　　　 ; ② 　　　　　　　　 ; ③ 　　　　　　 ; ④ 　　　　　　　　　　　　　　　 ; ⑤ 　　　　　　　　　　　　　　 ; ⑥ 　　　　　　　　 ; ⑦ 　　　　　　　　　　　　 ; ⑧ 　　　　　　　　 ; ⑨ 　　　　 ; ⑩ 　　　　　　 ;a. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   答案 : 磷酸 ( 基团 ) 　脱氧核糖　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 三、制作 DNA 双螺旋结构模型 1 . 制作脱 　氧核苷 　酸模型 2 . 制作脱氧 　核苷酸链 　模型 3 . 制作 DNA 　的平面结 构模型 4 . 制作 DNA 　的空间模 　型 预习反馈 在制作 DNA 双螺旋结构模型时 , 各 “ 部件 ” 之间需要连接起来。下列连接中错误的是 ( 　　 ) 答案 : B 探究点一 探究点二 DNA 的结构 问题情景 分析 DNA 的结构层次图解 , 回答下列问题。 1 . 尝试通过 DNA 的基本单位推测构成 DNA 的化学元素有哪些 ? 提示 : C 、 H 、 O 、 N 、 P 五种元素。 探究点一 探究点二 2 .DNA 是由两条单链按照反向平行方式盘旋成的双螺旋结构 , 如何理解 “ 反向 ” 的含义 ? 提示 : DNA 的每一条链都有两个末端 , 有游离的磷酸基团的一端称作 5' - 端 , 另一端有一个羟基 (—OH), 称作 3' - 端。 DNA 的这两条单链走向是相反的 , 从双链的一端起始 , 一条链是 5' - 端到 3' - 端的 , 另一条链是从 3' - 端到 5' - 端的。 3 . 什么是碱基互补配对原则 ? 哪种碱基对的数量对 DNA 分子结构的稳定性影响更大 ? 提示 : 在 DNA 的内部 ,A 总是与 T 配对 ,C 总是与 G 配对 , 碱基之间这种一一对应的关系 , 叫作碱基互补配对原则。由于 A 与 T 之间是两个氢键 ,G 与 C 之间是三个氢键 ,DNA 中 G—C 碱基对越多 , 结构越稳定。 4 .DNA 若进行初步水解和彻底水解 , 则产物分别是什么 ? 提示 : 初步水解产物为 4 种脱氧核苷酸 ; 彻底水解产物为磷酸、脱氧核糖和 4 种含氮碱基 (A 、 T 、 G 、 C) 。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . DNA 的结构特点 (1) 稳定性 ① DNA 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。 ② DNA 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。 ③ DNA 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 的结构具有稳定性的原因之一。 (2) 多样性 DNA 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 的多样性。 探究点一 探究点二 (3) 特异性 每个特定的 DNA 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 的特异性。 DNA 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。 探究点一 探究点二 2 . 解读 DNA 结构模型的三个关键 探究点一 探究点二 方法技巧 利用数字 “ 五、四、三、二、一 ” 巧记 DNA 结构 探究点一 探究点二 典例剖析 下图为 DNA 结构示意图 , 请回答问题。 探究点一 探究点二 (1) ①②③ 　　　　　　 ( 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 的一条单链中 , 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 的基本骨架 , 并且碱基对之间通过氢键相连 , 说明了 DNA 具有 　　　　　　 。   答案 : (1) 不能　 ③ 　 (2) 脱氧核糖 — 磷酸 — 脱氧核糖　 1 　 (3) 高　 (4) ① 和 ② 　稳定性 探究点一 探究点二 活学活练 1 . 下列关于 DNA 结构的叙述 , 正确的是 ( 　　 ) A.DNA 是以 4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构 B.DNA 中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基 C.DNA 两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D.DNA 一条链上的相邻碱基通过磷酸 — 脱氧核糖 — 磷酸相连 解析 : DNA 是以 4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构 ,A 项错误 ;DNA 中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖 , 且磷酸不与碱基直接相连 ,B 项错误 ;DNA 一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖 — 磷酸 — 脱氧核糖相连 ,D 项错误。 答案 : C 探究点一 探究点二 2 . 如图为 DNA 结构示意图 , 对该图的描述正确的是 ( 　　 ) A. ② 和 ③ 相间排列 , 构成了 DNA 的基本骨架 B. ④ 的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C.DNA 聚合酶用于 ⑨ 的形成 D.DNA 中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 探究点一 探究点二 解析 : 由图示可知 , ① 表示磷酸 , ② 表示脱氧核糖 , ③ 表示胞嘧啶 ( 碱基 ), ② 和 ① 相间排列构成了 DNA 的基本骨架 ; ④ 中的 ① 应属于上面那个脱氧核苷酸的磷酸基团 ; ⑨ 的形成依靠碱基互补配对原则 , 不需要 DNA 聚合酶 ,DNA 聚合酶的作用是将游离的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。 答案 : D 探究点一 探究点二 DNA 中的碱基数量关系 问题情景 结合教材中 DNA 平面结构图 , 分析解决下列问题。 1 . 双链 DNA 中 , 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 ? 提示 : 嘌呤碱基数 = 嘧啶碱基数。 A=T;C=G 。 2 . 如果 DNA 一条链 H 1 中的 (A+C)/(T+G) 为 m , 那么互补链 H 2 中 (A+C)/(T+G) 为多少 ? 在整个 DNA 中 , 该比值是多少 ? 提示 : 1/ m ;1 。 3 . 在双链 DNA 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 中 (A+T)/(G+C) 的比值是多少 ? 提示 : n ; n 。 探究点一 探究点二 归纳提升 DNA 中的碱基数量的计算规律 (1) 在 DNA 双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同 , 即 A+G=T+C 。 (2) 互补碱基之和的比例在任意一条链及整个 DNA 中都相同 , 探究点一 探究点二 知识总结双链 DNA 分子之间碱基比例的共性及特异性 (1) 共性 :A/T=T/A=1,G/C=C/G=1,(A+C)/(T+G)=(A+G)/(T+C)=1 。不因生物种类不同而不同。 (2) 特异性 :(A+T)/(C+G) 的比值在不同 DNA 中是不同的 , 是 DNA 多样性和特异性的表现。 探究点一 探究点二 典例剖析 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 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 解析 : (1) 画出草图。 ( 如下图 ) 联合 ①② 得 A 1 =28% (3) 依 “ 等量代换 ” 有 T2=A 1 =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 方法技巧 “ 三步法 ” 解决 DNA 中有关碱基比例计算 第一步 : 搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个 DNA 碱基的比例 , 还是占 DNA 一条链上碱基的比例。 第二步 : 画一个 DNA 分子模式图 , 并在图中标出已知的和所求的碱基。 第三步 : 根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 探究点一 探究点二 活学活练 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 中 ,G 与 C 之和占全部碱基总数的 34%, 则 A+T 占 66%, 又因为双链 DNA 中 , 互补配对的两种碱基之和占整个 DNA 分子的比例与每条链中这两种碱基之和所占的比例相同 , 因此 A 1 +T 1 =66%,G 1 +C 1 =34%, 又因为 T 1 与 C 1 分别占该链碱基总数的 32% 和 18%, 则 A 1 =66%-32%=34%;G 1 =34%-18%=16%, 根据 DNA 的碱基互补配对关系 , 所以 T2=A 1 =34%,C 2 =G 1 =16% 。 答案 : A