資源簡介

3.2 DNA的結構學案
【學習目標】
1.生命觀念——通過搜集DNA結構模型建立過程的資料并進行交流和討論，運用結構與功能觀，分析DNA的結構與其蘊藏遺傳信息的功能是相適應的。
2.科學思維——通過模型構建，理解DNA的化學組成、平面結構以及立體結構。
3.科學探究——通過制作DNA雙螺旋結構模型，領悟模型構建在科學研究中的應用。
【學習重難點】
教學重點：制作DNA分子雙螺旋結構模型。
教學難點：DNA分子結構的主要特點
【預習新知】
DNA雙螺旋結構模型的構建
1.構建者： 。
2.構建過程
DNA的結構
1.元素組成： 。
2.組成物質： 、堿基、 。
3.基本單位： 。
4.平面結構
許多脫氧核苷酸聚合成脫氧核苷酸長鏈，兩條脫氧核苷酸長鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，堿基按堿基互補配對原則（A- ，G- ）進行配對。
5.空間結構： 結構
（1）兩條鏈 平行。
（2）兩條鏈之間靠 連接。
6.DNA的結構特點
（1）DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按 方式盤旋成雙螺旋結構。DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，稱作 ，另一端有一個羥基（—OH），稱作 ，兩條單鏈走向 ，一條單鏈是從5′端到3′端的，另一條單鏈是從3′端到5′端的。
（2）DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內側。
（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對具有一定規(guī)律：A（腺嘌呤）一定與 配對，G（鳥嘌呤）一定與 配對。堿基之間的這種一一對應的關系，叫作 原則。
7.制作DNA雙螺旋結構模型
（1）原理：
DNA的脫氧核苷酸雙鏈 ，磷酸與 交替連接，排列在外側。堿基排列在內側，堿基對通過 連接，堿基 。
（2）步驟：
①制作脫氧核苷酸模型：用自己選取的實驗材料，制作成不同形狀、不同大小和不同顏色的物體，用來代表脫氧核苷酸、磷酸和不同的堿基，組裝成若干脫氧核苷酸。
②制作脫氧核苷酸 ：選取作為支架和連接的材料，將代表不同化合物的物體連接、組裝在一起。
③制作DNA ：按照堿基互補配對原則，將兩條脫氧核苷酸長鏈連接起來。
④制作DNA立體結構（ 結構）模型：把DNA平面結構旋轉一下，即可得到一個DNA的雙螺旋結構模型。
【易錯提示】
以下為某同學制作的DNA雙螺旋結構模型，請找出圖中的錯誤有幾處？分別是什么？
提示：4處；核糖應是脫氧核糖、堿基U應為T、磷酸二酯鍵連接位置及C、G間氫鍵數(shù)錯誤。
1.沃森和克里克構建的DNA分子雙螺旋結構中，磷酸—脫氧核糖骨架排列在螺旋外部，堿基排列在螺旋內部（ √ ）
1.DNA分子中的堿基一定存在如下數(shù)量關系：C＝T，A＝G（ × ）
2.DNA分子由兩條方向相同的脫氧核苷酸鏈盤旋而成（ × ）
3.DNA單鏈中的A與T的數(shù)量一定相等（ × ）
【深化探究】
探究點一　DNA分子的結構及其特點
1．DNA分子的結構層次
2．結構特性
(1)穩(wěn)定性：
①DNA分子由兩條脫氧核苷酸長鏈盤旋成粗細均勻、螺距相等的規(guī)則雙螺旋結構。
②DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架。
③DNA分子雙螺旋結構的中間為堿基對，堿基之間形成氫鍵，從而維持雙螺旋結構的穩(wěn)定。
④DNA分子之間對應堿基嚴格按照堿基互補配對原則進行配對。
(2)多樣性：由n個堿基對排列而成DNA時，可有4n種排列方式，這樣便構成了DNA分子的多樣性，也決定了遺傳信息的多樣性。
(3)特異性：每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA分子的特定的堿基排列順序。
[思考探究]
(1)每個DNA片段中，游離的磷酸基團數(shù)是多少？磷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶含氮堿基數(shù)是多少？
提示：2個；1∶1∶1。
(2)為什么DNA分子中G與C堿基所占的比例越高，DNA分子結構的穩(wěn)定性越強？
提示：G與C之間有三個氫鍵，而A與T之間只有兩個氫鍵。因此G與C所占比例越大，DNA分子的穩(wěn)定性越強。
探究點二　DNA分子中堿基的計算規(guī)律
1．一般規(guī)律
(1)互補的兩個堿基數(shù)量相等，即A＝T，C＝G。
(2)任意兩個不互補的堿基數(shù)量之和占堿基總數(shù)的50%，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝總堿基數(shù)×50%，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋T＋C＋G)×50%，＝＝1。
(3)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
相等。
2．計算方法
(1)設在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1＋T1＝n%，因為A1＝T2，A2＝T1，則A1＋T1＝A2＋T2＝n%。所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝n%。
簡記為“配對的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等”。
(2)雙鏈DNA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)。
設雙鏈DNA分子中，一條鏈上：＝m，
則：＝＝m，互補鏈上＝。
簡記為：“DNA兩互補鏈中，不配對兩堿基之和的比值乘積為1。”
【鞏固訓練】
1.下列各項中，可以用來表示某DNA分子片段的末端脫氧核苷酸對的是( )
A. B.
C. D.
2.如圖為某DNA分子的部分結構示意圖，下列有關說法錯誤的是( )
A.圖示虛線圈中部分不能表示胞嘧啶脫氧核苷酸
B.DNA分子單鏈上相鄰堿基間通過氫鍵進行連接
C.DNA分子結構的穩(wěn)定性與堿基G、C的含量成正相關
D.堿基排列順序的多樣性構成了DNA分子的多樣性
3.DNA分子的雙螺旋結構中遵循堿基互補配對原則的是( )
A.G與T配對 B.A與C配對
C.A與T配對 D.U與A配對
4.下列關于DNA結構的敘述，錯誤的是( )
A.不同生物的DNA具有特異性，但其基本組成單位都相同
B.DNA單鏈中有羥基和磷酸基團的末端分別稱為5′端和3′端
C.磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側構成DNA的基本骨架
D.細胞內的DNA由兩條脫氧核苷酸鏈按反向平行方式盤旋而成
5.DNA具有多樣性的原因是( )
A.組成基因的堿基數(shù)目龐大 B.空間結構千變萬化
C.堿基排列順序的千變萬化 D.堿基種類有許多種
6.DNA雙螺旋結構兩條鏈反向平行，其中一條DNA單鏈的序列是-GAATTC-，那么它的互補鏈序列是( )
A.-GTTAAC- B.-GAAUUC- C.-GAATTC- D.-CTTAAG-
參考答案
1.答案：B
解析：A-T堿基對之間應該是兩個氫鍵，且嘌呤是兩個環(huán)，嘧啶是一個環(huán)，而A項中胸腺嘧啶是兩個環(huán)，C、D項中A-T之間為三個氫鍵，所以B正確，ACD錯誤。
故選B。
2.答案：B
解析：A、圖示虛線圈中部分不能表示胞嘧啶脫氧核苷酸，A正確；
B、DNA單鏈上相鄰堿基間通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接，B錯誤；
C、G—C堿基對之間含有三個氫鍵，DNA分子的結構穩(wěn)定性與G—C的含量成正相關，C正確；
D、堿基排列順序的多樣性構成了DNA分子的多樣性，D正確；
故選B。
3.答案：C
解析：A、DNA分子中，G與C配對，A錯誤；
BC、DNA分子中，A與T配對，B錯誤，C正確；
D、DNA分子中不存在堿基U，D錯誤。
故選C。
4.答案：B
解析：
5.答案：C
解析：A、由上述分析可知，組成基因的堿基數(shù)目龐大不是DNA 多樣性的原因，A錯誤；
B、所有DNA的空間結構都是規(guī)則的雙螺旋，不是多樣性的原因，B錯誤；
C、由上述分析可知，堿基排列順序的千變萬化屬于DNA多樣性的原因，C正確；
D、所有DNA的堿基種類均為4種：A、C、G、T，不是多樣性的原因，D錯誤。
故選C。
6.答案：D
解析：DNA兩條鏈反向互補，DNA一條DNA單鏈的序列是-GAATTC-，那么它的互補鏈序列是-CTTAAG-，ABC錯誤，D正確。
故選D。

展開更多......

收起↑