幼兒園母親節(jié)的教案
發(fā)表時間:2020-07-28第2節(jié)(學(xué)案) DNA分子的結(jié)構(gòu)。
學(xué)習(xí)導(dǎo)航
1.學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)說出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建者:美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克。
(2)概述DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點:
①DNA分子是由兩條反向平行的鏈組成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu);
②DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替排列在外側(cè);
③兩條鏈上的堿基按照堿基互補配對原則構(gòu)成堿基對。
(3)應(yīng)用堿基互補配對原則:腺嘌呤和胸腺嘧啶配對,鳥嘌呤和胞嘧啶配對。
2.學(xué)習(xí)建議
學(xué)習(xí)DNA分子結(jié)構(gòu)時,要明確構(gòu)成DNA的化學(xué)元素、基本單位、化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間立體結(jié)構(gòu)。要區(qū)別構(gòu)成DNA的基本單位——四種脫氧核苷酸。一分子脫氧核苷酸由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮堿基構(gòu)成。結(jié)合教科書中DNA的化學(xué)組成平面圖和雙螺旋結(jié)構(gòu)的空間立體圖,明確DNA的結(jié)構(gòu)。理解堿基互補配對原則。
要理解DNA結(jié)構(gòu)多樣性和特異性的原因,構(gòu)成DNA主鏈的磷酸和脫氧核糖的排列順序是固定不變的,盡管構(gòu)成DNA的堿基只有四種,堿基配對方式只有兩種,然而,不同DNA的堿基數(shù)量不同,堿基對的排列順序千變?nèi)f化,構(gòu)成了DNA的多樣性。由于每個DNA具有特定的堿基排列順序,決定了DNA結(jié)構(gòu)的特異性。
自我測評
一、選擇題
1.馬和豚鼠體細(xì)胞具有相同數(shù)目的染色體,但性狀差異很大,原因是()。
A.生活環(huán)境不同B.DNA分子中堿基對排列順序不同
C.著絲點數(shù)目不同 D.DNA分子中堿基配對方式不同
2.分析一段雙鏈DNA的組成表明,下列的相關(guān)比值中,哪一個是可變的()。
A.A/TB.G/CC.(A+T)/(G+C)D.(A+G)/(T+C)
3.在下圖的各小圖中,正確代表脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)是()。
4.DNA分子中,兩條鏈上排列順序不變的是()。
A.堿基對排列 B.四種脫氧核苷酸
C.脫氧核糖和磷酸 D.堿基和磷酸
5.在含有四種堿基的DNA區(qū)段中,有腺嘌呤a個,占該區(qū)段全部堿基的比例為b,則()。
6.對細(xì)胞中某些物質(zhì)的組成進(jìn)行分析,可以作為鑒別真核生物的不同個體是否為同一物種的輔助手段,一般不采用的物質(zhì)是()。
A.蛋白質(zhì)B.DNAC.RNAD.核苷酸
7.下列各項中,決定DNA遺傳特異性的是()。
A.脫氧核苷酸鏈上磷酸和脫氧核糖的排列特點 B.堿基互補配對原則
C.嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)的比值D.堿基對排列順序
8.若DNA分子一條鏈中(A+G)/(T+C)=a,則其互補鏈中該比值為()。
A.aB.1C.1/a D.1-1/a
9.下列有關(guān)DNA的敘述中,正確的是()。
A.同一生物個體各種體細(xì)胞核中的DNA,具有相同的堿基組成
B.DNA只存在于細(xì)胞核中
C.細(xì)胞缺水和營養(yǎng)不足將影響DNA堿基組成
D.單鏈DNA分子的堿基含量的A+G=C+T或A+C=G+T
10.下列的堿基比例關(guān)系一定是雙鏈DNA的是()。
11.在雙鏈DNA分子中,每條脫氧核苷酸鏈中連接兩個相鄰的脫氧核苷酸之間的鍵為()。
A.肽鍵B.氫鍵C.磷酸二脂鍵D.高能磷酸鍵
12.某一DNA分子中,胞嘧啶與鳥嘌呤二者共占堿基總量的46%,其中一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基量的28%,則另一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基量的百分比為()。
A.46%B.26%C.54%D.24%
二、非選擇題
13.右圖是DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖,請寫出①至⑧的名稱,并按要求回答下面的問題。
(1)填寫名稱:
①??;②;③ ;
④ ;⑤??;⑥;
⑦ ;⑧ 。
(2)連接G與C,A與T之間的化學(xué)鍵名稱是。
(3)決定DNA分子結(jié)構(gòu)特異性的是。
(4)DNA分子的這種結(jié)構(gòu)稱為。
(5)有人形象的將DNA的平面結(jié)構(gòu)比喻為一架“梯子”,那么組成這個“梯子”“扶手”的物質(zhì)是 和 ,它形成了DNA分子的基本骨架;相當(dāng)于兩個“扶手”間“階梯”的物質(zhì)是 ,它的形成靠 相連,并嚴(yán)格遵循 原則。
14.在制作DNA一條鏈時,將每個脫氧核苷酸的 和 相間排列依次連接起來。在制作另一條單鏈時,一是兩條長鏈的脫氧核苷酸 必須相同;二是兩條長鏈并排時必須保證 間互相配對;三是兩條長鏈的方向是 。若制作含100個堿基的一段DNA分子模型,現(xiàn)已有20個堿基A部件,還需準(zhǔn)備T部件個,C部件 個,G部件 個。
15.分析下圖,回答下面的問題。
(1)圖中A是,F(xiàn)是,B是。
(2)一般來說,一個G中含有 個E,在細(xì)胞有絲分裂的中期,G和E的比例是。
(3)E的組成單位是圖中的,共有種。DNA結(jié)構(gòu)多樣性的原因是圖中的決定的。
(4)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結(jié)構(gòu)。
參考答案
一、選擇題
1.B 2.C 3.C 4.C 5.D 6.D 7.D 8.C 9.A 10.D 11.C 12.B
二、非選擇題
13.(1)①胸腺嘧啶?、诿撗鹾颂恰、哿姿帷、苄叵汆奏っ撗鹾塑账?/p>
⑤堿基對?、尴汆堰省、啉B嘌呤?、喟奏?/p>
(2)氫鍵(3)堿基對的排列順序(或脫氧核苷酸的排列順序)
(4)雙螺旋結(jié)構(gòu)(5)磷酸 脫氧核糖 堿基對 氫鍵 堿基互補配對
14.磷酸 脫氧核糖 數(shù)量 堿基 相反的 20 30 30
15.(1)含氮堿基 蛋白質(zhì) 脫氧核糖(2)一 1∶2
(3)D 4 D(脫氧核苷酸)的排列順序(4)雙螺旋
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DNA分子的結(jié)構(gòu)
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第二節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)
1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是由和提出來的。
2.DNA分子具有的4種堿基分別是、、、,兩條鏈上的堿基是通過 鍵連接的。
3.DNA的堿基配對是有一定規(guī)律的,即一定與配對,一定與配對,這樣的配對使DNA分子具有穩(wěn)定的,同時能解釋A、T、G、C的關(guān)系,也能解釋DNA的過程。
4.下列哪種不是DNA的組成成分?(?。?br>
A.核糖B.磷酸C.胞嘧啶D.鳥嘌呤
5.DNA的兩條鏈上排列順序穩(wěn)定不變的是( )
A.4種脫氧核苷酸B.脫氧核苷
C.脫氧核糖和磷酸D.堿基對
6.DNA完全水解后得到的化學(xué)物質(zhì)是(?。?br>
A.氨基酸、葡萄糖、含氮堿基B.脫氧核糖、含氮堿基、磷酸
C.氨基酸、核苷酸、葡萄糖D.核糖、含氮堿基、磷酸
7.組成DNA的含氮堿基、五碳糖、脫氧核苷酸的種類數(shù)依次是( )
A.4、4、4B.4、1、8C.4、2、4D.4、1、4
8.已知DNA的一條單鏈中A+G/T+C=0.4,上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是(?。?br>
A.0.4和0.6B.2.5和1.0
C.0.4和0.4D.0.6和1.0
9.若一個雙鏈DNA分子的G占整個DNA分子堿基的27%,并測得DNA分子一條鏈上的A占這條鏈堿基的18%,則另一條鏈上的A的比例是(?。?br>
A.9%B.27%C.28%D.46%
10.下列關(guān)于雙鏈DNA的敘述錯誤的是( )
A.若一條鏈上A和T的數(shù)目相等,則另一條鏈上A和T的數(shù)目也相等
B.若一條鏈上A的數(shù)目大于T,則另一條鏈上A的數(shù)目小于T
C.若一條鏈上A:T:G:C=1:2:3:4,則另一條鏈也是A:T:G:C=1:2:3:4
D.若一條鏈上A:T:G:C=1:2:3:4,則另一條鏈也是A:T:G:C=2:1:4:3
11.由120個堿基組成的DNA分子片段,可因其堿基對組成和序列的不同而攜帶不同的遺傳信息,其種類數(shù)最多可達(dá)(?。?br>
A.4120B.1204C.460D.604
12.某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中,腺嘌呤的分子數(shù)占18%,那么鳥嘌呤的分子數(shù)占(?。?br>
A.9%B.18%C.32%D.36%
13.在小麥中,由A、T、G構(gòu)成的核苷酸種類有(?。?br>
A.3種B.4種C.5種D.8種
14.下列有關(guān)DNA的敘述中正確的是( )
A.同一生物個體各種體細(xì)胞核中的DNA,具有相同的堿基組成
B.雙鏈DNA分子的堿基含量是A+G=C+T或A+C=G+T
C.細(xì)胞缺少和營養(yǎng)不足將影響DNA的堿基組成
D.DNA只存在于細(xì)胞核中
15.生物界的生物形形色色、多種多樣的根本原因是(?。?br>
A.蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性B.DNA分子的多樣性
C.非同源染色體組合的多樣性D.自然環(huán)境的多樣性
16.下列不是DNA的結(jié)構(gòu)特征的是( )
A.DNA雙鏈極性反向平行
B.DNA螺旋沿中心軸旋轉(zhuǎn)
C.堿基按嘌呤與嘧啶,嘧啶與嘌呤互補配對
D.DNA分子排列中,兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸排列千變?nèi)f化
17.在雙鏈DNA分子中,有腺嘌呤P個,占全部堿基的比例為N/M(M>2N),則該DNA分子中鳥嘌呤的個數(shù)為(?。?br>
A.(PM/N)-PB.(PM/2N)-PC.N-2P/2MD.PM/2N
18.有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸,已查明它的結(jié)構(gòu)有一個腺嘌呤,則它的其他組成應(yīng)是A.2個磷酸、2個脫氧核糖和1個尿嘧啶( )
B.2個磷酸、2個脫氧核糖和1個胞嘧啶
C.2個磷酸、2個脫氧核糖和1個胸腺嘧啶
D.3個磷酸、3個脫氧核糖核酸和1個胸腺嘧啶
19.下圖為DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖,據(jù)圖回答:
(1)圖中的1、2分別代表 、 ,1、2、3合在一起稱為。
(2)如果3是腺嘌呤,則4是 ,5能否表示腺嘌呤? 。若不能請寫出可能的堿基是。
(3)DNA被徹底水解后,能產(chǎn)生含氮產(chǎn)物的是 。
DNA的分子結(jié)構(gòu)
生物:3.1.2《DNA的分子結(jié)構(gòu)》例題與探究(中圖版必修2)
典題精講
例1DNA分子多樣性的原因是()
A.DNA是由4種脫氧核苷酸組成的
B.DNA的相對分子質(zhì)量很大
C.DNA具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)
D.DNA的堿基對有很多種不同的排列順序
思路解析:組成DNA分子的堿基雖然只有4種,但是堿基對的排列順序卻是千變?nèi)f化的,這就構(gòu)成了DNA分子的多樣性。
答案:D
綠色通道:DNA分子的多樣性,同時也決定了DNA分子的特異性。
變式訓(xùn)練下圖所示為DNA分子平面結(jié)構(gòu)圖,仔細(xì)讀圖后完成下列問題:
(1)寫出圖中各編號的中文名稱:
①___________,②___________,③___________,④___________,⑤___________,⑥___________,⑦_(dá)__________,⑧___________,⑨___________。
(2)圖中共有脫氧核苷酸___________個,堿基___________對。
(3)圖中部分由___________個脫氧核苷酸化合而成。一個脫氧核苷酸由一分子___________、一分子___________、一分子___________構(gòu)成。
思路解析:該題考查學(xué)生對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型知識的理解。由于DNA分子由兩條脫氧核苷酸長鏈盤繞成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),脫氧核糖與磷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變;DNA內(nèi)部的堿基靠氫鍵連接起來形成堿基對,且嚴(yán)格遵循堿基互補配對原則。每個脫氧核苷酸是由一分子的磷酸、一分子的脫氧核糖和一分子的含氮堿基組成的。
答案:(1)①磷酸 ②脫氧核糖?、郯奏ぁ、馨奏っ撗鹾塑账帷、菹汆堰省、搌B嘌呤?、甙奏ぁ、嘈叵汆奏ぁ、釟滏I?。ǎ玻? 4?。ǎ常? 磷酸 脫氧核糖 含氮堿基
例2在DNA雙螺旋鏈中,已查明某一脫氧核苷酸對中有一個胸腺嘧啶,則該脫氧核苷酸對中還有()
A.一個磷酸、一個脫氧核糖和一個鳥嘌呤
B.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和兩個腺嘌呤
C.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個腺嘌呤
D.三個磷酸、三個脫氧核糖和三個鳥嘌呤
思路解析:一個脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成,因為組成脫氧核苷酸的含氮堿基只有A、T、C、G四種,所以脫氧核苷酸只有四種。在組成DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)時,兩個脫氧核苷酸分子的堿基通過氫鍵,按照堿基互補配對原則(A與T配對,G與C配對)形成脫氧核苷酸時,依題意畫出DNA雙螺旋鏈的局部圖:
不難得出正確答案。
答案:C
綠色通道:此題要求學(xué)生掌握脫氧核苷酸的化學(xué)組成和堿基互補配對原則,并用它分析DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),考查應(yīng)用能力。
變式訓(xùn)練DNA分子的基本骨架是()
A.磷脂雙分子層B.規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)
C.脫氧核糖和磷酸交替連接D.堿基的連接
思路解析:組成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸,而每個脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成的。DNA分子是由兩條具有反向平行關(guān)系的子鏈螺旋而成的,在鏈的外側(cè)是脫氧核糖和磷酸交替連接而成的,構(gòu)成DNA分子的基本骨架。
答案:C
例3某生物堿基的組成是嘌呤堿基占58%,嘧啶堿基占42%,此生物不可能是()
A.T4噬菌體B.細(xì)菌
C.煙草花葉病毒D.酵母菌和人
思路解析:細(xì)菌、酵母菌和人的細(xì)胞中既有DNA也有RNA,因為RNA是單鏈,所以不滿足嘌呤堿基和嘧啶堿基之和相等。煙草花葉病毒只有RNA,符合條件。T4噬菌體只有DNA。
答案:A
黑色陷阱:對核酸中堿基組成的理解不夠,對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中堿基互補配對的原則未掌握,對不同生物含有的核酸種類不明確,都是錯答此題的原因。
變式訓(xùn)練1所有病毒的遺傳物質(zhì)()
A.都是DNAB.都是RNA
C.是DNA和RNAD.是DNA或RNA
思路解析:病毒是由蛋白質(zhì)和核酸組成的,核酸只有一種,要么是DNA,要么是RNA。
答案:D
變式訓(xùn)練2大豆根尖細(xì)胞所含的核酸中,含有堿基A、G、C、T的核苷酸種類數(shù)共有()
A.8種B.7種C.5種D.4種
思路解析:大豆根尖細(xì)胞中含有DNA、RNA,A、T、C、G參與4種脫氧核苷酸、3種核糖核苷酸的構(gòu)成。
答案:B
問題探究
問題1DNA的空間結(jié)構(gòu)是怎樣的?
導(dǎo)思:從外觀上看,DNA是由兩條平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。外側(cè)(像樓梯“扶手”)是脫氧核糖和磷酸交替連接,構(gòu)成基本骨架,內(nèi)側(cè)由堿基對(像樓梯“臺階”或謂橫檔)將兩條鏈連接起來。
探究:DNA分子的空間結(jié)構(gòu):(1)DNA分子是由兩條鏈組成的,這兩條鏈按反向平行的方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè)構(gòu)成骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)。(3)兩條鏈上的堿基,通過氫鍵連接成堿基對,A與T配對,G與C配對,堿基之間的這種一一對應(yīng)的關(guān)系,叫做堿基互補配對原則。
問題2堿基互補配對原則的意義是什么?
導(dǎo)思:DNA骨架之間的堿基連接是有一定規(guī)則的,只能是嘌呤堿基與嘧啶堿基配對。換句話說,嘌呤與嘌呤之間,嘧啶與嘧啶之間均不能配對。具體是:腺嘌呤(A)一定與胸腺嘧啶(T)配對,鳥嘌呤(G)一定與胞嘧啶(C)配對,這就是堿基互補配對原則。
探究:(1)由于堿基互補配對原則,使四種脫氧核苷酸組成的DNA分子在結(jié)構(gòu)上具有穩(wěn)定性。(2)由于堿基互補配對原則,確保了DNA的自我復(fù)制能夠準(zhǔn)確無誤地完成。
3.2DNA分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)案
人教版必修二生物3.2DNA分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)案
一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
(閱讀教材P47~48)
1.構(gòu)建者
美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克。
2.模型構(gòu)建歷程
二、DNA分子的結(jié)構(gòu)(閱讀教材P49~50)
項目特點
整體由兩條脫氧核苷酸鏈按反向平行方式盤旋而成
排
列外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接組成,構(gòu)成基本骨架
內(nèi)側(cè)堿基通過氫鍵連接形成堿基對
堿基互
補配對A與T配對、G與C配對
重點聚焦
1.沃森和克里克是怎樣發(fā)現(xiàn)DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的?
2.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)有哪些主要特點?
[共研探究]
閱讀教材P47~48沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的故事,回答下列問題:
1.沃森和克里克在構(gòu)建模型的過程中,借鑒利用了他人的哪些經(jīng)驗和成果?
提示:(1)當(dāng)時科學(xué)界已發(fā)現(xiàn)的證據(jù);(2)英國科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜;(3)奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫的研究成果:腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量,鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。
2.沃森和克里克在構(gòu)建模型過程中,出現(xiàn)了哪些錯誤?
提示:(1)將堿基置于螺旋外部。
(2)相同堿基進(jìn)行配對連接雙鏈。
3.判斷正誤
(1)在DNA模型構(gòu)建過程中,沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建三螺旋結(jié)構(gòu)模型。(√)
(2)沃森和克里克在構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型過程中,堿基配對方式經(jīng)歷了相同堿基配對到嘌呤與嘧啶配對的過程。(√)
[對點演練]
1.下列關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述,錯誤的是()
A.沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是建立在DNA分子以4種脫氧核苷酸(堿基為A、T、G、C)為單位連接而成的長鏈的基礎(chǔ)上
B.威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)
C.沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建了多種模型,但都不科學(xué)
D.沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量,鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量的啟發(fā),構(gòu)建出了科學(xué)的模型
解析:選B 沃森和克里克以威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。
[共研探究]
觀察下圖,結(jié)合制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型體驗,探討下列問題:
1.DNA分子的基本組成
(1)DNA分子的元素組成有C、H、O、N、P。
(2)DNA的基本組成單位是4種脫氧核苷酸。
(3)若圖中的⑥為鳥嘌呤,則④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸。
2.DNA分子的結(jié)構(gòu)
(1)DNA分子是由兩條脫氧核苷酸鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
(2)②脫氧核糖和①磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)。
(3)堿基互補配對原則:⑤A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對;G(鳥嘌呤)一定與⑦C(胞嘧啶)配對。
(4)同一條鏈中,連接相鄰兩個堿基的結(jié)構(gòu)是—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—;兩條鏈中連接相鄰兩個堿基的結(jié)構(gòu)是氫鍵。
3.DNA的相關(guān)計算
(1)每個DNA片段中,游離的磷酸基團(tuán)數(shù)是2個;磷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶含氮堿基數(shù)是1∶1∶1。
(2)在不同的雙鏈DNA分子中:A/T、G/C、(A+G)/(T+C)和(A+C)/(T+G)的比值無特異性。
(3)在雙鏈DNA分子中,由于A=T,G=C,所以嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù),即A+G=T+C,(A+G)/(T+C)=1,因此雙鏈DNA分子中(A+G)/(T+C)的值相同;在單鏈DNA分子中不存在同樣的規(guī)律,因為A與T,G與C不一定相等。
4.結(jié)合DNA分子的結(jié)構(gòu)特點,歸納DNA分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的原因。
提示:(1)DNA分子由兩條脫氧核苷酸長鏈盤旋成粗細(xì)均勻、螺距相等的規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架。(3)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的中間為堿基對,堿基之間形成氫鍵,從而維持雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。(4)DNA分子之間對應(yīng)堿基嚴(yán)格按照堿基互補配對原則進(jìn)行配對。
[總結(jié)升華]
1.DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點
(1)由圖1得到以下信息:
①數(shù)量關(guān)系a:每個DNA分子片段中,游離磷酸基團(tuán)有2個b:脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)c:A—T堿基對有2個氫鍵,G—C堿基對有3個氫鍵
②位置關(guān)系a:單鏈中相鄰堿基間通過—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—連接b:互補鏈中相鄰堿基間通過氫鍵相連
③化學(xué)鍵氫鍵:連接互補鏈中相鄰堿基的化學(xué)鍵磷酸二酯鍵:連接單鏈中相鄰兩個脫氧核苷酸的化學(xué)鍵
④DNA初步水解產(chǎn)物是脫氧核苷酸,徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。
(2)圖2是圖1的簡化形式,其中①是磷酸二酯鍵,③是氫鍵。
(3)DNA分子的特性
①穩(wěn)定性:a.DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變;b.兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。
②多樣性:不同DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)量不同,排列順序多種多樣。n個堿基對構(gòu)成的DNA分子中,排列順序有2n種。
③特異性:每種DNA都有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基排列順序。
2.堿基間的數(shù)量關(guān)系分析
項目雙鏈DNA1鏈2鏈規(guī)律
A、T、G、C關(guān)系A(chǔ)=T
G=CA1=T2
G1=C2
T1=A2
C1=G2雙鏈DNA中,A總等于T,G總等于C,且1鏈上的A等于2鏈上的T,1鏈上的G等于2鏈上的C
非互補堿基和之比,
即(A+G)/(T+C)
或(G+T)/(A+C)1m1/mDNA雙鏈中非互補堿基之和總相等,兩鏈間非互補堿基和之比互為倒數(shù)
互補堿基和之比,
即(A+T)/(G+C)
或(G+C)/(A+T)nnn在同一DNA中,雙鏈和單鏈中互補堿基和之比相等
某種堿基的比例
(x為A、T、G、C中
某種堿基的百分
含量)x1+x22
x1x2某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分?jǐn)?shù)等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈的比值的和的一半
(1)“三看法”判斷DNA分子結(jié)構(gòu)的正誤
一看外側(cè)鏈成鍵位置是否正確,正確的成鍵位置在一分子脫氧核苷酸的5號碳原子上的磷酸基團(tuán)與相鄰核苷酸的3號碳原子之間;二看外側(cè)鏈?zhǔn)欠穹聪蚱叫?;三看?nèi)側(cè)鏈堿基之間配對是否遵循堿基互補配對原則。
(2)區(qū)分核酸種類的方法
①若含T,A≠T或嘌呤≠嘧啶,則為單鏈DNA。因為雙鏈DNA分子中A=T,G=C,嘌呤(A+G)=嘧啶(T+C)。
②若嘌呤≠嘧啶,肯定不是雙鏈DNA(可能為單鏈DNA,也可能為RNA)。但若是細(xì)胞中所有核酸的嘌呤≠嘧啶,則可能既有雙鏈DNA又有RNA。
[對點演練]
2.判斷正誤
(1)DNA的兩條核糖核苷酸長鏈反向平行纏繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。()
(2)DNA的一條單鏈中相鄰的兩個堿基通過堿基互補形成的氫鍵連接。()
(3)DNA分子的堿基配對方式?jīng)Q定了DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性。()
解析:(1)構(gòu)成DNA的兩條長鏈為脫氧核苷酸鏈且反向盤旋,非纏繞。(2)DNA的一條單鏈中相鄰的兩個堿基通過—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—連接。(3)DNA分子中堿基對排列順序的多樣性決定了其結(jié)構(gòu)的多樣性。
答案:(1)× (2)× (3)×
3.如圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖,相關(guān)敘述正確的是()
a.②和③相間排列,構(gòu)成了DNA分子的基本骨架
b.④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸
c.⑨是氫鍵,其形成遵循堿基互補配對原則
d.DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息
e.③占的比例越大,DNA分子越不穩(wěn)定
f.⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
A.bcdf B.cdf
C.a(chǎn)bcfD.bce
解析:選B DNA分子是反向平行的雙螺旋結(jié)構(gòu),①磷酸與②脫氧核糖交替排列在外側(cè),構(gòu)成了DNA的基本骨架;④中的③②及②下方的磷酸基團(tuán)組成胞嘧啶脫氧核苷酸;堿基互補配對,配對堿基之間通過氫鍵相連;DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息;G與C之間形成3條氫鍵,G與C含量越多,DNA分子越穩(wěn)定;根據(jù)堿基互補配對原則,⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。
1.如圖是4位同學(xué)拼制的DNA分子部分平面結(jié)構(gòu)模型,正確的是()
解析:選C 脫氧核苷酸之間的連接點在一個脫氧核苷酸的磷酸和另一個脫氧核苷酸的脫氧核糖之間,A、B兩項錯誤;磷酸分別與兩個脫氧核糖的5號、3號碳原子相連,C項正確,D項錯誤。
2.在DNA分子的一條脫氧核苷酸鏈中,相鄰的堿基A與T之間的連接結(jié)構(gòu)是()
A.氫鍵
B.—磷酸—脫氧核糖—磷酸—
C.肽鍵
D.—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—
解析:選D 審題時應(yīng)扣住“一條脫氧核苷酸鏈中,相鄰的堿基A與T之間的連接結(jié)構(gòu)”,相鄰的脫氧核苷酸相連接,依靠磷酸基團(tuán)和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵,因此兩個堿基之間的連接結(jié)構(gòu)是:—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—。
3.某DNA分子堿基中,鳥嘌呤分子數(shù)占22%,那么胸腺嘧啶分子數(shù)占()
A.11% B.22%
C.28%D.44%
解析:選C 在DNA中,A=T,G=C。當(dāng)G%=22%時,T%=1/2(1-G%-C%)=28%。
4.如圖為DNA分子的平面結(jié)構(gòu),虛線表示堿基間的氫鍵。請據(jù)圖回答:
(1)從主鏈上看,兩條單鏈________平行;從堿基關(guān)系看,兩條單鏈________。
(2)________和________相間排列,構(gòu)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:
①該DNA片段中共有腺嘌呤________個,C和G構(gòu)成的堿基對共________對。
②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。
解析:(1)從主鏈上看,兩條單鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模粡膲A基關(guān)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(cè),構(gòu)成DNA分子的基本骨架。(3)圖中涉及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A—T、T—A、G—C、C—G。(4)假設(shè)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G—C或C—G堿基對共60個,所以該DNA中腺嘌呤數(shù)為1/2×(200-2×60)=40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(gòu)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)①40 60?、贕與C
1.下列哪項不是沃森和克里克構(gòu)建過的模型()
A.堿基在外側(cè)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
B.同種堿基配對的三螺旋結(jié)構(gòu)模型
C.堿基在外側(cè)的三螺旋結(jié)構(gòu)模型
D.堿基互補配對的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
解析:選B 沃森和克里克最先提出了堿基在外側(cè)的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型,后來又提出了堿基在內(nèi)側(cè)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,并且同種堿基配對。最后提出了堿基互補配對的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。
2.有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸,已知它的結(jié)構(gòu)中有一個腺嘌呤,則它的其他組成應(yīng)是()
A.三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶
B.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胞嘧啶
C.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶
D.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個尿嘧啶
解析:選C 據(jù)堿基互補配對原則可知,另一個堿基為T,兩個脫氧核苷酸含有兩個磷酸和兩個脫氧核糖。
3.制作DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時,發(fā)現(xiàn)制成的DNA分子的平面結(jié)構(gòu)很像一架“梯子”,那么組成這架“梯子”的“扶手”、“扶手”之間的“階梯”、連接“階梯”的化學(xué)鍵以及遵循的原則依次是()
①磷酸和脫氧核糖②氫鍵③堿基對④堿基互補配對
A.①②③④B.①③②④
C.③①②④D.①②④③
解析:選B “扶手”代表DNA的骨架,即磷酸和脫氧核糖交替連接形成的長鏈,排列在內(nèi)側(cè)的堿基對相當(dāng)于“階梯”,連接“階梯”的化學(xué)鍵是氫鍵,堿基間遵循堿基互補配對原則。
4.下列關(guān)于DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)特點的敘述,錯誤的是()
A.DNA分子由兩條反向平行的鏈組成
B.脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè)
C.堿基對構(gòu)成DNA分子的基本骨架
D.兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對
解析:選C DNA分子中,脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成DNA分子的基本骨架。
5.下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,不正確的是()
A.每個DNA分子一般都含有4種脫氧核苷酸
B.一個DNA分子中的堿基、磷酸、脫氧核苷酸、脫氧核糖的數(shù)目是相等的
C.每個脫氧核糖上均連著一個磷酸和一個堿基
D.雙鏈DNA分子中的一段,如果有40個腺嘌呤,就一定同時含有40個胸腺嘧啶
解析:選C 在DNA分子長鏈中間的每個脫氧核糖均連接一個堿基和兩個磷酸基團(tuán),鏈端的脫氧核糖只連接一個堿基和一個磷酸基團(tuán)。
6.如圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖,下列敘述不正確的是()
A.能構(gòu)成一個完整核苷酸的是圖中的a和b
B.圖中每個五碳糖都只有1個堿基與之直接相連
C.各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵③連接起來的
D.若該鏈為脫氧核苷酸鏈,從堿基組成上看,缺少的堿基是T
解析:選A 核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子堿基組成,即圖中的a,b中磷酸的連接位置不正確,A錯誤;由題圖可知,每個五碳糖都只有1個堿基與之直接相連,B正確;核苷酸之間通過磷酸二酯鍵即圖中③相連形成核苷酸鏈,C正確;脫氧核苷酸根據(jù)堿基不同分為腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸,因此若該鏈為脫氧核苷酸鏈,從堿基組成上看,缺少的堿基是胸腺嘧啶T,D正確。
7.從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析,錯誤的是()
A.堿基對的排列順序的千變?nèi)f化,構(gòu)成了DNA分子中基因的多樣性
B.堿基對的特定的排列順序,又構(gòu)成了每一個基因的特異性
C.一個含2000個堿基的DNA分子,其堿基對可能的排列方式就有41000種
D.人體內(nèi)控制β珠蛋白的基因由1700個堿基對組成,其堿基對可能的排列方式有41700種
解析:選D β珠蛋白基因堿基對的排列順序,是β珠蛋白所特有的。任意改變堿基的排列順序后,合成的就不一定是β珠蛋白。
8.(2014上海高考)在DNA分子模型搭建實驗中,如果用一種長度的塑料片代表A和G,用另一長度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA雙螺旋的整條模型()
A.粗細(xì)相同,因為嘌呤環(huán)必定與嘧啶環(huán)互補
B.粗細(xì)相同,因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸相似
C.粗細(xì)不同,因為嘌呤環(huán)不一定與嘧啶環(huán)互補
D.粗細(xì)不同,因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸不同
解析:選A A和G都是嘌呤堿基,C和T都是嘧啶堿基,在DNA分子中,總是A=T,G=C,依題意,用一種長度的塑料片代表A和G,用另一長度的塑料片代表C和T,則DNA的粗細(xì)相同。
9.下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是()
A.DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),其基本骨架由脫氧核糖、磷酸和含氮堿基交替排列而成
B.整個DNA分子中,嘌呤數(shù)目等于嘧啶數(shù)目,所以每條DNA單鏈中A=T、G=C
C.與DNA分子中的堿基G直接相連的是脫氧核糖和堿基C
D.每個脫氧核糖均只與一個磷酸和一個堿基相連
解析:選C DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)是磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成的基本骨架,堿基排列在內(nèi)側(cè)。若DNA分子的一條鏈上是堿基A,則另一條鏈上與之配對的一定是堿基T;一條鏈上是堿基G,則另一條鏈上與之配對的一定是堿基C,反之亦然。所以,在雙鏈DNA分子中A=T、G=C,但在單鏈中,堿基A的數(shù)目不一定等于堿基T的數(shù)目,堿基G的數(shù)目也不一定等于堿基C的數(shù)目。在一個脫氧核苷酸中,堿基G與脫氧核糖直接相連,兩鏈之間堿基G與堿基C互補配對。每個脫氧核糖均只與一個堿基相連,但除了游離的脫氧核糖只與一個磷酸相連外,其余脫氧核糖均與兩個磷酸相連。
10.在一個DNA分子的一條鏈上,腺嘌呤比鳥嘌呤多40%,兩者之和占DNA分子上堿基總數(shù)的24%,則這個DNA分子的另一條鏈上,胸腺嘧啶占該鏈上堿基數(shù)目的()
A.44%B.24%
C.14%D.28%
解析:選D 畫出DNA分子簡圖(如圖所示)。依題意,列出等量關(guān)系:(A1-G1)/G1=40%→A1=1.4G1①,而在整個DNA分子中:(A1+G1)/200=24%→A1+G1=48②,聯(lián)立①、②得:A1=28。整個DNA分子中A1=T2,因此正確答案是D。
11.在搭建DNA分子模型的實驗中,若有4種堿基塑料片共20個,其中4個C,6個G,3個A,7個T,脫氧核糖和磷酸之間的連接物14個,脫氧核糖塑料片40個,磷酸塑料片100個,代表氫鍵的連接物若干,脫氧核糖和堿基之間的連接物若干,則()
A.能搭建出20個脫氧核苷酸
B.所搭建的DNA分子片段最長為7堿基對
C.能搭建出410種不同的DNA分子模型
D.能搭建出一個4堿基對的DNA分子片段
解析:選D 每個脫氧核苷酸中,脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=堿基數(shù),因脫氧核糖和磷酸之間連接物是14個,故最多只能搭建出14個脫氧核苷酸。DNA分子的堿基中A=T、C=G,故提供的4種堿基最多只能構(gòu)成4個C—G對和3個A—T對,但由于脫氧核苷酸之間結(jié)合形成磷酸二酯鍵時還需要脫氧核糖和磷酸之間的連接物,故7堿基對需要的脫氧核糖和磷酸之間的連接物是14+12=26(個)。設(shè)可搭建的DNA片段有n堿基對,按提供的脫氧核糖和磷酸之間連接物是14個計算,則有14=n×2+(n-1)×2,得n=4,故能搭建出一個4堿基對的DNA分子片段。
12.現(xiàn)有一待測核酸樣品,經(jīng)檢測后,對堿基個數(shù)統(tǒng)計和計算得到下列結(jié)果:(A+T)∶(G+C)=(A+G)∶(T+C)=1。根據(jù)此結(jié)果,該樣品()
A.無法被確定是脫氧核糖核酸還是核糖核酸
B.可被確定為雙鏈DNA
C.無法被確定是單鏈DNA還是雙鏈DNA
D.可被確定為單鏈DNA
解析:選C 由于核酸樣品檢測得到堿基A、T、C、G,所以該核酸一定是DNA,而不是RNA;據(jù)題意可知四種堿基相等,即A=T=G=C,無法確定是單鏈DNA還是雙鏈DNA。
13.如圖表示某大腸桿菌DNA分子結(jié)構(gòu)的片段,請據(jù)圖回答:
(1)圖中1表示________,2表示________。1、2、3結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)叫________。
(2)3有________種,中文名稱分別是_______________________________。
(3)DNA分子中3與4是通過________連接起來的。
(4)DNA被徹底氧化分解后,能產(chǎn)生含N廢物的是________。
解析:圖示為DNA片段,1代表磷酸,2是脫氧核糖,3、4代表含氮堿基。兩條鏈之間通過堿基對間的氫鍵相連。
答案:(1)磷酸 脫氧核糖 脫氧核糖核苷酸 (2)兩 鳥嘌呤、胞嘧啶 (3)氫鍵 (4)含氮堿基
14.如圖是DNA分子片段的結(jié)構(gòu)圖,請據(jù)圖回答:
(1)圖甲是DNA分子片段的________結(jié)構(gòu),圖乙是DNA分子片段的________結(jié)構(gòu)。
(2)寫出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱:[2]________________、[5]__________________。
(3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條長鏈?zhǔn)怯蒧_______和________交替連接的。
(4)堿基配對的方式為:__________與__________配對;__________與__________配對。
(5)從圖甲中可以看出,組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的,從圖乙中可以看出,組成DNA分子的兩條鏈相互盤旋成________的________結(jié)構(gòu)。
解析:(1)從圖中可以看出:甲表示的是DNA分子片段的平面結(jié)構(gòu),而乙表示的是DNA分子片段的立體(空間)結(jié)構(gòu)。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸長鏈的片段,而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結(jié)構(gòu)可以看出:DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè)構(gòu)成了基本骨架。(4)DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對,且有一定規(guī)律:A與T配對,G與C配對。(5)從圖甲中可以看出,組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?;從圖乙中可以看出,組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互盤旋成有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
答案:(1)平面 立體(或空間) (2)一條脫氧核苷酸長鏈的片段 腺嘌呤脫氧核苷酸 (3)脫氧核糖 磷酸
(4)A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鳥嘌呤) C(胞嘧啶) (5)反向 有規(guī)則 雙螺旋
15.如圖為不同生物或同一生物不同器官(細(xì)胞)的DNA分子中A+T/G+C的比值情況,據(jù)圖回答問題:
(1)豬的不同組織細(xì)胞的DNA分子堿基比例大致相同,原因是________________________________________________________________________。
(2)上述三種生物中的DNA分子,熱穩(wěn)定性最強的是________。
(3)假設(shè)小麥DNA分子中A+T/G+C=1.2,那么A+G/T+C=________。
(4)假如豬的某一DNA分子中有腺嘌呤30%,則該分子一條鏈上鳥嘌呤含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的________。
解析:(1)豬的不同組織細(xì)胞中DNA分子堿基比例大致相同,是因為它們由同一個受精卵經(jīng)有絲分裂而來。(2)根據(jù)圖中數(shù)值可判斷小麥中G+C所占比例最大,而在A與T之間有兩個氫鍵,G與C之間有三個氫鍵,所以小麥DNA分子的熱穩(wěn)定性最高。(3)只要是雙鏈DNA分子,A+G/T+C的值均為1。(4)據(jù)A+G=T+C=50%,則鳥嘌呤占20%。若所有鳥嘌呤分布在一條鏈上,則分母縮小一半,一條鏈上的鳥嘌呤含量最大值可占此鏈堿基總數(shù)的40%。
答案:(1)不同的組織細(xì)胞來源于同一個受精卵的有絲分裂 (2)小麥 (3)1 (4)40%
DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制
教學(xué)設(shè)計方案
1.教學(xué)重點
(1)DNA分子的結(jié)構(gòu)。
(2)堿基互補配對原則及其重要性。
(3)DNA分子的多樣性。
(4)DNA復(fù)制的過程及特點。
2.教學(xué)難點
(1)DNA分子的立體結(jié)構(gòu)特點。
(2)DNA分子的復(fù)制過程。
3.教學(xué)疑點
DNA分子中只能是A—T、C-G配對嗎?能不能A—C、G—T配對?為什么?
4.解決辦法
(1)充分發(fā)揮多媒體計算機的獨特功能,把DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制過程等重、難點知識編制成多媒體課件。將這些較難理解的重、難點知識變靜為動、變抽象為形象,轉(zhuǎn)化為易于吸收的知識。
(2)通過制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,加深對DNA分子結(jié)構(gòu)特點的理解和認(rèn)識。
(3)通過討論交流、通過提高學(xué)生的識圖能力、思維能力,通過配合適當(dāng)?shù)木毩?xí),將知識化難為易。
(4)通過單環(huán)化合物、雙環(huán)化合物所占空間及堿基對之間氫鍵數(shù)的穩(wěn)定性,來說明只能是A—T、C—G配對。
2課時。
第一課時
(一)引言:
我們經(jīng)過學(xué)習(xí),已經(jīng)知道DNA是主要的遺傳物質(zhì),它能使親代的性狀在子代表現(xiàn)出來。那么,DNA為什么能起遺傳作用呢?我們來學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)。
(二)教學(xué)過程
1.DNA的結(jié)構(gòu)
1953年,沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋模型,為合理地解釋遺傳物質(zhì)的各種功能奠定了基礎(chǔ)。為了理解DNA的結(jié)構(gòu),先來學(xué)習(xí)DNA的化學(xué)組成。
(1)DNA的化學(xué)組成
學(xué)生閱讀教材第7-8頁,看懂圖6-4及銀幕上出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)平面圖,基本單位圖。學(xué)生回答下列問題:
①組成DNA的基本單位是什么?每個基本單位由哪三部分組成?
②組成DNA的堿基有哪幾種?脫氧核苷酸呢?DNA的每一條鏈?zhǔn)侨绾谓M成的?
學(xué)生回答后,教師點撥:
①組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸,它由一個脫氧苷糖、一個磷酸和一個含氮堿基組成。
②組成DNA的堿基有四種:腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G),胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T);有四種脫氧核苷酸:腺嘌呤脫氧核苷酸,鳥嘌呤脫氧核苷酸,胞嘧啶脫氧核苷酸,胸腺嘧啶脫氧核苷酸。DNA的每一條鏈由四種不同的脫氧核苷酸聚合而成多脫氧核苷酸鏈。
(2)DNA分子的立體結(jié)構(gòu)
出示DNA模型,學(xué)生閱書第8頁,指著模型進(jìn)解說過歸納,結(jié)構(gòu)的主要特點是:
①兩條長鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)(簡要解釋“反向”,一條鏈?zhǔn)?5-35,另一條鏈?zhǔn)?5-55,不宜過深)。
②脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在DNA分子的外側(cè),構(gòu)成基本骨架,堿基排列在內(nèi)側(cè)。
③堿基互補配對原則:
兩條鏈上的堿基通過氫鍵(教師對“氫鍵”要進(jìn)行必要的解釋)連接成堿基對,且堿基配對有一定的規(guī)律:A—T、G—C(A一定與T配對,G一定與C配對)。
可見,DNA一條鏈上的堿基排列順序確定了,根據(jù)堿基互補配對原則,另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了(可在黑板上練習(xí)一道題以鞏固互補配對原則)。
教師設(shè)問,學(xué)生思考后,由教師回答:
設(shè)問一:堿基配對時,為什么嘌呤堿不與嘌呤堿或嘧啶堿不與嘧啶堿配對呢?
這是由于嘌呤堿是雙環(huán)化合物(畫出雙環(huán)),占有空間大;嘧啶堿是單環(huán)化合物(畫出單環(huán)),占有空間小。而DNA分子的兩條鏈的距離是固定的,只有雙環(huán)化合物和單環(huán)化合物配對才合適。
設(shè)問二:為什么只能是A—T、G—C,不能是A—C,G—T呢?
這是由于A與T通過兩個氫鍵相連,G與C通過三個氫鍵相連,這樣使DNA的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,所以,A與T或G與C的摩爾數(shù)比例均為1:1。
學(xué)生訓(xùn)練:某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中,腺嘌呤的分子數(shù)占18%,那么鳥嘌呤的分子數(shù)占()
A.9%B.18%C.32%D.36%
答案:C
(為鞏固DNA立體結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識,加深對DNA分子結(jié)構(gòu)特點的理解,此時應(yīng)讓學(xué)生做《實驗十二、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型》,實驗的材料及一些基本步驟可在上課前準(zhǔn)備好,教師示范,控制好上課的時間)。
(3)DNA的特性
師生共同活動,學(xué)生討論和教師點撥相結(jié)合。
①穩(wěn)定性:DNA分子兩條長鏈上的脫氧核糖與Pi交替排列的順序和兩條鏈之間堿基互補配對的方式是穩(wěn)定不變的,從而導(dǎo)致DAN分子的穩(wěn)定性。
②多樣性:DNA分子中堿基相互配對的方式雖然不變,而長鏈中的堿基對的排列順序是千變?nèi)f化的。如一個最短的DNA分子大約有4000個堿基對,這些堿基對可能的排列方式就有種。實際上構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸數(shù)目是成千上萬的,其排列種類幾乎是無限的,這就構(gòu)成DNA分子的多樣性。
③特異性:每個特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序,這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了DNA分子自身嚴(yán)格的特異性。
本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了DNA的化學(xué)組成,DNA的立體結(jié)構(gòu)和DNA的特性。組成DNA的堿基共有A、T、G、C四種,構(gòu)成DNA的基本單位也有4種。每個DNA分子由二條多脫氧核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu),兩條鏈上的堿基按照堿基互補配對原則,即A—T、G—C,通過氫鍵連接成堿基對。DNA分子具有穩(wěn)定性、多樣性和特異性。多樣性產(chǎn)生的原因主要是堿基對的排列順序千變?nèi)f化,4種脫氧核苷酸排列的特定順序,包括特定的遺傳信息。每個DNA分子能夠貯存大量的遺傳信息。
(三)課堂練習(xí)
1.課本10-11頁三、四題。
2.根據(jù)堿基互補配對原則,在A≠G時,雙鏈DNA分子中,下列四個式子中正確的是()
A.B.
C.D.
答案:選B
3.分析一個DNA分子時,其一條鏈上那么它的另一條鏈和整個DNA分子中的比例分別是()
A.0.4和0.6B.2.5和0.4
C.0.6和1.0D.2.5和1.0
答案:D
(四)板書設(shè)計
第二課時
(一)引言:
通過上節(jié)課有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí),理解DNA分子不僅能夠儲存大量的遺傳信息,還能傳遞遺傳信息,遺傳信息的傳遞就是通過DNA分子的復(fù)制來完成的,怎樣復(fù)制呢?
(二)教學(xué)過程:
2.DNA的復(fù)制
(1)復(fù)制的概念
在細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的間期,以母細(xì)胞DNA分子為模板,合成子代DNA的過程。DNA的復(fù)制實質(zhì)上是遺傳信息的復(fù)制。
(2)“準(zhǔn)確”復(fù)制的原理
①DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu),能為復(fù)制提供模板;
②堿基具有互補配對的能力,能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。
(3)DNA復(fù)制的過程
學(xué)生閱書第10頁,看圖6-6,銀幕上也出現(xiàn)動態(tài)的DNA分子復(fù)制過程圖解,待學(xué)生看懂圖后,回答如下問題:
①什么叫解旋?解旋的目的是什么?
②什么叫“子鏈”?復(fù)制一次能形成幾條子鏈?
③簡述“子鏈”形成的過程。
讓學(xué)生充分回答上述問題后,教師強調(diào):
復(fù)制的過程大致可歸納為如下三點:
①解旋提供準(zhǔn)確模板:在ATP供能、解旋酶的作用下,DNA分子兩條多脫氧核苷酸鏈配對的堿基從氫鍵處斷裂,兩條螺旋的雙鏈解開,這個過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈(模板鏈)。
②合成互補子鏈:以上述解開的每一段母鏈為模板,以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料,按照堿基互補配對原則,在有關(guān)酶的作用下,各自合成與母鏈互補的一段子鏈。
③子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子:在DNA聚合酶的作用下,隨著解旋過程的進(jìn)行,新合成的子鏈不斷地延伸,同時每條子鏈與其對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu),從而各自形成一個新的DNA分子,這樣,1DNA分子→2個完全相同的DNA分子。
(4)DNA復(fù)制的特點
講述:
①DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的,是一種半保留式復(fù)制,即在子代雙鏈中,有一條是親代原有的鏈,另一條(子鏈)則是新合成的。
②DNA復(fù)制嚴(yán)格遵守堿基互補配對原則準(zhǔn)確復(fù)制。從而保證了子代和親代具有相同的遺傳性狀。
問:DNA復(fù)制后兩個子代DNA分子和親代DNA分子是否完全相同?為什么?
通過設(shè)問,學(xué)生回答,進(jìn)一步讓學(xué)生理解和鞏固DNA復(fù)制的全過程。
(5)DNA復(fù)制的必需條件
講述:
DNA復(fù)制時必需條件是親代DNA的兩條母鏈提供準(zhǔn)確模板、四種脫氧核苷酸為原料、能量(ATP)和一系列的酶,缺少其中任何一種,DNA復(fù)制都無法進(jìn)行。
(6)DNA復(fù)制的生物學(xué)意義
DNA通過復(fù)制,使遺傳信息從親代傳給了子代,從而保證了物種的相對穩(wěn)定性,保持了遺傳信息的連續(xù)性,使種族得以延續(xù)。
(三)小結(jié):
1.通過學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制,必須掌握DNA的化學(xué)組成、立體結(jié)構(gòu)、堿基互補配對原則以及DNA的復(fù)制過程、復(fù)制的必需條件及DNA復(fù)制在生物學(xué)上的重要意義。為學(xué)習(xí)生物的遺傳和生物的變異奠定基礎(chǔ)。
2.目前DNA分子廣泛用于刑事案件偵破等方面
(l)DNA分子是親子鑒定的主要證據(jù)之一。
(2)把案犯在現(xiàn)場留下的毛發(fā)、血等進(jìn)行分析作為破案的證據(jù),與DNA有關(guān)。
(四)課堂練習(xí):
1.某生物的雙鏈DNA分子共有含氮堿基77對,其中一條鏈上(A+T):(C+G)=2.5,問該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是()
A.1200個B.400個C.600個D.1500個
2.課本第10頁復(fù)習(xí)題一、二。
(五)板書設(shè)計