資源簡介

(共43張PPT)
第3章　基因的本質
第2節　DNA的結構
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研習任務一　DNA雙螺旋結構模型的構建
素養目標：1.生命觀念：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。
1. 構建者： 和 。
2. 構建過程
沃森　
克里克　
梳理　教材
√
√
×
×
互動　探究
沃森和克里克獲得成功的原因有哪些？
提示：對問題的強烈興趣是科學探索的開端；豐富的學科知識儲備是科學發展的前 提；多學科知識交叉滲透，是科學研究的重要手段；科學思維、探索求真的科學精 神，以及善于利用前人的成果和與人合作的品質，是做出偉大發現的關鍵。
重點　理解
DNA雙螺旋結構的特點
隨堂　練習
A. 富蘭克林的DNA衍射圖譜為模型的構建提供了重要依據
B. 根據DNA衍射圖譜，沃森和克里克推算出DNA呈螺旋結構
C. 沃森和克里克最初構建的雙螺旋結構中，認為磷酸和脫氧核糖排列在外部，堿基 排列在內部，且A與T配對，G與C配對
D. DNA是以四種脫氧核苷酸為單位形成的
解析：對于DNA結構認識經過的歷程是：基本單位是四種脫氧核苷酸→構成脫氧核 苷酸鏈→兩條脫氧核苷酸鏈螺旋成DNA。在這個認識過程中，起初并不知道A一定與 T配對，G一定與C配對。
C
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研習任務二　DNA的結構
梳理　教材
1. DNA雙螺旋結構的主要特點
平面結構
空間結構
（1）DNA是由 條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成 結構。
（3）兩條鏈上的堿基通過 連接成堿基對，并且堿基配對具有一定的規律： 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。
兩　
雙螺旋　
脫氧核糖和磷酸　
堿
基　
氫鍵　
T（胸腺嘧啶）　
C（胞嘧啶）　
堿基互補配對　
2. DNA的方向性
（1）脫氧核糖上與 相連的碳稱作1'－C，與 相連的碳稱 作5'－C。
（2）DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，這一端稱作5' 端，另一端有一個羥基（－OH），稱作3'端。
（3）DNA的兩條單鏈走向 ，從雙鏈的一端起始，一條單鏈是從5'端到3'端 的，另一條單鏈則是從3'端到5'端的。
堿基　
磷酸基團　
相反　
3. DNA的結構
（1）平面結構
（2）空間結構
×）
×）
×）
互動　探究
1. DNA分子中一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩堿基通過什么結構連接？
提示：－脫氧核糖－磷酸－脫氧核糖－。
2. 在DNA結構穩定性的比較中，哪種堿基對的比例越高，DNA結構穩定性越高？
提示：G與C之間有3個氫鍵，其在DNA中所占比例越高，DNA就越穩定。
3. DNA的一條鏈中（G＋T）/（A＋C）＝0.5，（A＋T）/（C＋G）＝2，則該DNA 中另一條鏈上同樣的堿基比例為多少？
提示：根據堿基互補配對原則，另一條鏈上（G＋T）/（A＋C）＝2，（A＋T）/（C ＋G）＝2。
重點　理解
1. 準確辨析DNA結構中的數量、位置關系及連接方式
2. DNA分子中的堿基計算規律
（1）以DNA雙鏈為研究對象時堿基數量的關系
①A、T、G、C的關系：A＝T、G＝C。
②非互補堿基和之比：（A＋G）/（T＋C）＝（A＋C）/（T＋G）＝1。
結論：DNA中非互補堿基之和相等。
a.共性的體現是配對堿基相等，DNA中非互補堿基之和相等。
b.特異性的體現是互補堿基和的比值是不確定的。
（2）以DNA單鏈為研究對象時堿基數量的關系（如上圖）
①A1＝T2、G1＝C2、C1＝G2、T1＝A2。
②若1鏈中（A1＋G1）/（T1＋C1）＝m，由（1）中的堿基關系推斷，則2鏈中（A2＋ G2）/（T2＋C2）＝1/m。
③互補堿基和之比：（A＋T）/（G＋C）不是定值。
④堿基比例與DNA分子的共性和特異性
結論：兩鏈間非互補堿基和之比互為倒數。
（3）DNA雙鏈和單鏈中堿基數量的聯系
①若在雙鏈中（A＋T）/（G＋C）＝n，則在1鏈中（A1＋T1）/（G1＋C1）＝n，2鏈 中（A2＋T2）/（G2＋C2）＝n。
結論：在同一DNA分子中，雙鏈和單鏈中互補堿基和之比相等。
②若1鏈中A1占的比例為X1，2鏈中A2占的比例為X2，則整個DNA分子中A占的比例 為（X1＋X2）/2。
結論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數的百分比等于相應堿基占相應單鏈比值和的 一半。
隨堂　練習
A. 另一條鏈的A＋T有10個
B. 另一條鏈的C＋G有10個
C. 該DNA分子中C占全部堿基的27.5％
D. 該DNA分子一條鏈上的兩個相鄰堿基由氫鍵相連
C
解析：一條鏈的A＋T有90個，根據堿基互補配對原則，另一條鏈的A＋T也為90個， A錯誤；其中一條鏈的A＋T有90個，另一條的T＋A也為90個，由于雙鏈DNA中含有 200個堿基對，且C＝G，則另一條鏈的C＋G有110個，B錯誤；依照題意，可知一條 鏈中C＋G＝110個，則雙鏈中C的數量有110個，該DNA分子中C占全部堿基的比例＝ 110/400×100％＝27.5％，C正確；該DNA分子一條鏈上的兩個相鄰堿基由“－脫氧 核糖－磷酸－脫氧核糖－”相連，D錯誤。
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研習任務三　制作 DNA雙螺旋結構模型
梳理　教材
1. 目的要求
（1）通過制作DNA雙螺旋結構模型，加深對DNA結構特點的認識和理解。
（2）進一步理解和掌握DNA的結構。
（3）理解堿基互補配對原則。
2. 材料用具：曲別針、泡沫塑料、紙片、扭扭棒、牙簽、橡皮泥、鐵絲等常用物 品，都可用作模型制作的材料。
3. 實驗原理
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，堿基排 列在內側，兩條鏈的堿基互補配對，并通過氫鍵相連。
4. 步驟
（1）組裝“脫氧核苷酸模型”
利用材料制作若干個 、磷酸和堿基，組裝成若干個脫氧核苷酸。
（2）制作“多核苷酸長鏈模型”
將若干個脫氧核苷酸依次穿起來，組成兩條多核苷酸長鏈。注意兩條長鏈的單核苷酸 數目必須 ，堿基之間能夠 。
（3）制作“DNA分子平面結構模型”
按照 的原則，將兩條多核苷酸長鏈互相連接起來，注意兩條鏈的方 向 。
（4）制作“DNA分子的立體結構（雙螺旋結構）模型”
把DNA分子平面結構旋轉一下，即可得到一個DNA分子的雙螺旋結構模型。
脫氧核糖　
相同　
互補配對　
堿基互補配對　
相反　
×
√
×
互動　探究
1. DNA只含有4種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？
提示：堿基排列順序的千變萬化，使DNA儲存了大量的遺傳信息。
2. DNA是如何維系它的遺傳穩定性的？
提示：兩條鏈上的堿基之間的氫鍵和每條鏈上的磷酸二酯鍵共同維持了雙螺旋結構的 穩定性。
3. 為什么可以利用DNA指紋來識別身份？
提示：兩個隨機個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指紋 來識別身份。
隨堂　練習
A. 制作模型時，每個脫氧核糖上都要連接2個磷酸基團和1個堿基
B. 制作模型時，腺嘌呤和胸腺嘧啶之間用3個氫鍵連接物相連
C. 制成的模型中，磷酸和脫氧核糖交替連接排列在內側，構成基本骨架
D. 制成的模型中，如果有腺嘌呤8個，則模型中有胞嘧啶7個
D
解析：DNA的每條鏈的3'端的脫氧核糖上都連接1個磷酸基團和1個堿基，A錯誤；制 作模型時，腺嘌呤和胸腺嘧啶之間用2個氫鍵連接物相連，B錯誤；制成的模型中， 磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側，構成基本骨架，C錯誤；DNA的兩條鏈之間遵 循堿基互補配對原則，即A＝T、C＝G，腺嘌呤與鳥嘌呤之和等于胞嘧啶和胸腺嘧啶 之和，30個脫氧核苷酸構成的DNA雙螺旋結構模型中A＋C＝15，若腺嘌呤8個，則模 型中有胞嘧啶7個，D正確。
[知識結構]
[主題要點]
1. DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。
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，A一定與T配對，G一定與C配對，堿基之 間的這種一一對應的關系，叫作堿基互補配對原則。
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課堂小測試
A. 雙螺旋結構使DNA分子具有較強的特異性
B. DNA單鏈上相鄰堿基之間以氫鍵連接
C. ④結構可表示腺嘌呤脫氧核苷酸
D. 生活在高溫環境中的生物，其DNA中⑤的比例相對較高
D
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解析：雙螺旋結構使DNA分子具有較強的穩定性，每個DNA分子中特定的堿基排列 順序使DNA分子具有較強的特異性，A錯誤；DNA單鏈上相鄰堿基之間以“－脫氧核 糖－磷酸－脫氧核糖－”連接，B錯誤；根據DNA分子中堿基互補配對原則，①為胸 腺嘧啶，且④不是脫氧核苷酸，C錯誤；⑤為C－G堿基對，C－G之間有3個氫鍵，而 A－T之間只有2個氫鍵，因此C－G堿基對的含量越高，DNA分子越穩定，即生活在 高溫環境中的生物，其DNA中⑤的比例相對較高，D正確。
A. DNA分子是由兩條鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構
B. DNA分子的基本單位由核糖、含氮堿基和磷酸組成
C. DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架
D. 兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且遵循堿基互補配對原則
解析：DNA分子的基本單位是脫氧核糖核苷酸，脫氧核糖核苷酸由脫氧核糖、含氮 堿基和磷酸組成，B錯誤。
B
A. 某DNA分子中胞嘧啶占25％，則每條單鏈上的胞嘧啶占25％～50％
B. 某DNA含有500個堿基，可能的排列方式有4500種
C. 某DNA分子上有胸腺嘧啶312個，占總堿基數的26％，則該DNA分子上有鳥嘌呤 288個
D. 若某環狀DNA片段含有2 000個堿基，則該DNA同時含有2個游離的磷酸基團
C
解析：如果DNA分子中胞嘧啶占25％，胞嘧啶分布在兩條DNA單鏈上，因此每一條 單鏈上胞嘧啶占0～50％，A錯誤；某DNA分子含有500個堿基，堿基對數是250，因 此可能的排列方式有4250種，B錯誤；由DNA分子的堿基互補配對原則可知，雙鏈 DNA中A＋C＝T＋G＝50％，因此如果DNA分子有胸腺嘧啶312個，占總堿基比為26 ％，則鳥嘌呤G占總數的24％，數量是312÷26％×24％＝288個，C正確；若小型環 狀DNA含有2 000個堿基，則其中沒有游離的磷酸基團，D錯誤。
A. β鏈中腺嘌呤與胸腺嘧啶的數量之和占該鏈堿基總數的44％
B. α鏈中（G＋C）/（A＋T）＝11/14，β鏈中（G＋C）/（A＋T）＝14/11
C. α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是16％，占雙鏈DNA分子的8％
D. （A＋T）/（G＋C）的比值可體現不同生物DNA分子的特異性
B
解析：DNA分子中鳥嘌呤與胞嘧啶的數量之和占全部堿基總數的56％，則腺嘌呤與 胸腺嘧啶的數量之和占全部堿基總數的44％，互補堿基之和在單雙鏈中比值相等，因 此β鏈中腺嘌呤與胸腺嘧啶的數量之和也占該鏈堿基總數的44％，A正確；根據堿基 互補配對原則，若α鏈中（G＋C）/（A＋T）＝14/11，則β鏈中（A＋T）/（G＋C） ＝11/14，B錯誤；α鏈中胸腺嘧啶所占的比例是1－56％－28％＝16％，則占雙鏈中的 比例是16％÷2＝8％，C正確；不同生物的DNA分子中互補配對的堿基之和的比值不 同，即（A＋T）/（C＋G）的值不同，該比值體現了不同生物DNA分子的特異性，D 正確。
解析：（1）圖中1是磷酸，2是脫氧核糖，3是堿基，1、2、3結合在一起的結構是由1分子磷酸、1分子脫氧核糖和1分子含氮堿基組成的脫氧（核糖）核苷酸。
磷酸
脫氧核糖
脫
氧（核糖）核苷酸
解析：（2）DNA分子的基本骨架是磷酸和脫氧核糖交替連接，T的中文名稱是胸腺嘧啶。
磷酸和脫氧核糖交替連接
胸腺
嘧啶
（3）DNA分子中3與4是通過 連接起來的。
解析：（3）DNA分子中連接2條脫氧核苷酸鏈上的堿基的結構是氫鍵。
氫鍵
（4）DNA被徹底氧化分解后，能產生含氮廢物的是（用序號表示） 。
解析：（4）DNA分子的組成成分是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基，因此DNA被徹底氧化分解后，能產生含氮廢物的是堿基，即圖中的3和4。
3和4
（5）DNA分子具有多樣性的原因是 。
解析：（5）DNA分子具有多樣性的原因是堿基排列順序的千變萬化。
堿基排列順序的千變萬化
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