新教材人教版必修23.2DNA的結(jié)構(gòu)學(xué)案

1、第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)學(xué)案設(shè)計(jì)(一)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.討論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建歷程。2.概述DNA分子的結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。3.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的計(jì)算。自主預(yù)習(xí)DNA指紋法在案件偵破工作中有著重要的用途。刑偵人員將從案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)得到的血液、頭發(fā)等樣品中提取的DNA,與犯罪嫌疑人的DNA進(jìn)行比對(duì),就有可能為案件的偵破提供證據(jù)。為什么DNA能為案件的偵破提供證據(jù)?自主學(xué)習(xí)1DNA模型的構(gòu)建:沃森與克里克綜合當(dāng)時(shí)多位科學(xué)家的研究成果,確立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,兩人的默契配合成為科學(xué)合作研究的典范。請(qǐng)根據(jù)教材P4849科學(xué)史回答下列問(wèn)題。1.DNA的基本組成單位是什么?有幾種?分別是哪些?2.英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和

2、富蘭克林做了哪些貢獻(xiàn)?3.奧地利生物化學(xué)家查哥夫指出堿基的數(shù)量關(guān)系是怎樣的?4.DNA是由幾條鏈組成的?它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)?自主學(xué)習(xí)2DNA的結(jié)構(gòu):1.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn):(1)DNA分子是由條鏈組成的,并且按照方式盤旋成結(jié)構(gòu)。(2)DNA分子中的和交替連接,排列在側(cè),構(gòu)成基本骨架;堿基排列在側(cè)。(3)兩條鏈上的堿基通過(guò)連接成,并且有一定規(guī)律:即和配對(duì),和配對(duì)。2.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則概念:。課堂探究探究一:DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建合作探究11.DNA結(jié)構(gòu)的研究涉及哪些學(xué)科知識(shí)和方法?這對(duì)你理解生物科學(xué)的發(fā)展有什么啟示?2.沃森和克里克借鑒各科學(xué)家們的發(fā)現(xiàn),構(gòu)建了什么樣的DNA模型

3、?探究二:DNA分子的結(jié)構(gòu)合作探究2分組合作,同學(xué)們對(duì)下面的問(wèn)題進(jìn)行討論、辨析和探究。結(jié)合教材P50中的圖3-8,觀察A與T之間、G與C之間分別形成幾個(gè)氫鍵?這與DNA分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有關(guān)系嗎?DNA分子中的堿基的數(shù)量有什么規(guī)律?小結(jié):1.DNA的元素組成:5種元素。2.脫氧核苷酸的組成:一分子、一分子、一分子。3.脫氧核苷酸種類:、。4.在DNA分子中存在數(shù)量關(guān)系:。5.關(guān)于核酸可以總結(jié)成2、4、5、8,分別指什么?探究三:利用實(shí)驗(yàn)材料構(gòu)建DNA模型自主總結(jié)11.穩(wěn)定性:DNA分子中脫氧核糖與磷酸交替連接方式不變;兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)方式不變。2.:每種生物的DNA分子都有特定的堿基數(shù)目和排列

4、順序。3.:DNA分子堿基對(duì)數(shù)量不同;堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化。自主總結(jié)21.用不同顏色的卡紙剪成長(zhǎng)方形代表,用其他顏色的卡紙剪成圓形代表,另一種顏色的卡紙剪成五邊形,代表。2.使用訂書(shū)機(jī)將磷酸、脫氧核糖、堿基連接,制作成一個(gè)個(gè)含有不同堿基的模型。3.用訂書(shū)機(jī)把一個(gè)個(gè)脫氧核糖核苷酸模型連接起來(lái),形成一條長(zhǎng)鏈;根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,制作一條與這條鏈的脫氧核糖核苷酸長(zhǎng)鏈。4.將脫氧核糖核苷酸中的磷酸固定在細(xì)鐵絲上,然后把兩條鏈平放在桌子上,用訂書(shū)機(jī)把兩兩連接在一起。5.將兩條鏈的末端分別與硬紙方塊連接在一起,兩手分別提起硬紙方塊,輕輕旋轉(zhuǎn),即可得到一個(gè)DNA分子模型。核心素養(yǎng)專練1.DNA完全水解

5、(徹底水解)后得到的化學(xué)物質(zhì)是()A.四種脫氧核苷酸B.氨基酸、核苷酸、葡萄糖C.核糖、含氮堿基、磷酸D.脫氧核糖、含氮堿基、磷酸2.有一對(duì)氫鍵連接的脫氧核苷酸,已查明它的結(jié)構(gòu)中有一個(gè)腺嘌呤,則它的其他組成應(yīng)是()A.三個(gè)磷酸、三個(gè)脫氧核糖、一個(gè)胸腺嘧啶B.兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖、一個(gè)胞嘧啶C.兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖、一個(gè)胸腺嘧啶D.兩個(gè)磷酸、兩個(gè)脫氧核糖、一個(gè)尿嘧啶3.下面關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是()A.DNA分子任一條鏈中A=T,C=GB.每個(gè)堿基分子均連接著一個(gè)磷酸和一個(gè)脫氧核糖C.每個(gè)磷酸分子都直接和兩個(gè)脫氧核糖相連D.DNA分子兩條鏈上的A與T通過(guò)氫鍵相連4.某同學(xué)在制作D

6、NA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)中,按要求制作含20個(gè)堿基對(duì)的DNA片段。那么該同學(xué)需要制作長(zhǎng)方形、五邊形、圓形塑料片的數(shù)量依次是()A.202020B.303030C.404040D.2030405.下面是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()6.DNA分子中,兩條鏈上排列順序不變的是()A.堿基對(duì)排列B.四種脫氧核苷酸C.脫氧核糖和磷酸D.堿基和磷酸7.已知1個(gè)DNA分子中有4 000個(gè)堿基對(duì),其中胞嘧啶有2 200個(gè),這個(gè)DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是()A.4 000和900B.4 000和1 800C.8 000和1 800D.8 000和3 600

7、8.下圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖,下列表述不正確的是()A.能構(gòu)成一個(gè)完整核苷酸的是圖中的a和bB.圖中與每個(gè)五碳糖直接相連的堿基有1個(gè)C.各核苷酸之間是通過(guò)化學(xué)鍵連接起來(lái)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T9.下圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖,請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題。(1)圖甲是DNA片段的結(jié)構(gòu),圖乙是DNA片段的結(jié)構(gòu)。(2)填出圖中各部分的名稱:1、2、3、4、5、7。(3)3的中文名字是。(4)DNA被徹底氧化分解后,3、4、6中能產(chǎn)生含氮廢物的是(用序號(hào)表示)。(5)從圖中可以看出DNA分子中的兩條長(zhǎng)鏈?zhǔn)怯珊徒惶孢B接的。(6)連接堿基對(duì)的化學(xué)鍵是,堿基配對(duì)的方式有兩種:即與配對(duì);與配對(duì)。

8、(7)從圖甲可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是的,從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成有規(guī)則的結(jié)構(gòu)。參考答案自主預(yù)習(xí)DNA中含有相關(guān)的遺傳信息。自主學(xué)習(xí)11.脫氧核苷酸是DNA的基本組成單位;有4種脫氧核苷酸;分別是腺嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸。2.應(yīng)用X射線衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。3.A=T,G=C。4.2條鏈組成;它具有雙螺旋結(jié)構(gòu)。自主學(xué)習(xí)21.(1)兩反向平行雙螺旋(2)脫氧核糖磷酸外內(nèi)(3)氫鍵堿基對(duì)ATGC2.堿基之間的這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系課堂探究合作探究11.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

9、物學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。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(jì)算法、構(gòu)建模型的方法等?，F(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(yùn)用的結(jié)果;反過(guò)來(lái),多學(xué)科交叉的運(yùn)用,又會(huì)促進(jìn)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.磷酸、脫氧核糖在外側(cè),構(gòu)成基本骨架,堿基在內(nèi)側(cè)的AT、GC互補(bǔ)配對(duì)的DNA雙螺旋模型。合作探究2A與T之間形成兩個(gè)氫鍵;C與G之間形成三個(gè)氫鍵。CG對(duì)含量多的DNA分子相對(duì)于AT對(duì)含量多的DNA分子,含氫鍵多,所以更穩(wěn)定。在DNA分子中存在數(shù)量關(guān)系:A=T,C=G。小結(jié):1.C、H、O、N、P2.磷酸脫氧核糖含氮堿基3.腺嘌呤脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核

10、苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸4.A=T,C=G5.即含有2種核酸,各有4種核苷酸,共有5種堿基,共有8種核苷酸。自主總結(jié)12.特異性3.多樣性自主總結(jié)21.堿基磷酸脫氧核糖2.脫氧核糖核苷酸3.脫氧核糖核苷酸完全互補(bǔ)4.配對(duì)的堿基5.雙螺旋結(jié)構(gòu)核心素養(yǎng)專練1.D2.C3.D4.C5.C6.C7.C8.A9.(1)平面立體(2)堿基對(duì)一條脫氧核苷酸單鏈片段脫氧核糖磷酸脫氧核苷酸氫鍵(3)脫氧核糖(4)6(5)磷酸脫氧核糖(6)氫鍵TAGC(7)反向平行雙螺旋學(xué)案設(shè)計(jì)(二)學(xué)習(xí)目標(biāo)(1)概述DNA結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。(2)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。自主預(yù)習(xí)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建【自主學(xué)

11、習(xí)1】預(yù)習(xí)教材,完成下列填空。1.DNA分子的基本單位(1)主要元素;(2)基本單位:。20世紀(jì)30年代,科學(xué)界已經(jīng)認(rèn)識(shí)到:DNA是由4種連接而成的長(zhǎng)鏈,這4種分別含有4種堿基。2.DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)英國(guó)生物物理學(xué)家威爾金斯(M.Wilkins)和同事富蘭克林(R.E.Franklin)應(yīng)用X射線衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。X形意味著DNA分子是螺旋的,沃森和克里克以該照片的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推算出DNA呈。3.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1952年,奧地利生物化學(xué)家查哥夫(E.Chargaff)訪問(wèn)劍橋大學(xué),提供了重要信息:在DNA中,(A)的量總是等于(T)的量;(G)的量總是等于(C)的

12、量。在此基礎(chǔ)上,沃森和克里克構(gòu)建出。1953年,沃森和克里克撰寫(xiě)的核酸的分子結(jié)構(gòu)脫氧核糖核酸的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型論文在英國(guó)自然雜志上刊載,引起了極大的轟動(dòng)。1962年,沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。二、DNA的結(jié)構(gòu)【自主學(xué)習(xí)2】梳理DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。(1)DNA分子是由組成的,這兩條鏈按方式盤旋成。(2)DNA分子中的和交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架;排列在內(nèi)側(cè)。(3)兩條鏈上的堿基通過(guò)連接成,并且堿基配對(duì)具有一定的規(guī)律:遵循原則。(4)在DNA雙鏈中,A=T,G=C,且A、T之間形成個(gè)氫鍵,G、C之間形成個(gè)氫鍵。課堂探究一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模

13、型的構(gòu)建【探究活動(dòng)1】請(qǐng)你根據(jù)資料回答有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題。(1)DNA是由幾條鏈構(gòu)成的?它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)?(2)DNA的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的?它們分別位于DNA的什么部位?(3)DNA中的堿基是如何配對(duì)的?它們位于DNA的什么部位?二、DNA的結(jié)構(gòu)【探究活動(dòng)2】嘗試構(gòu)建DNA的結(jié)構(gòu)模型。第一步:下圖有6個(gè)游離的脫氧核苷酸,如何將它們連接成一條脫氧核苷酸鏈?第二步:在已繪制好的脫氧核苷酸鏈的右邊,請(qǐng)你繪制出另一條脫氧核苷酸鏈?！咎骄炕顒?dòng)3】根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的關(guān)系,歸納總結(jié)DNA分子各種堿基的數(shù)量關(guān)系(1)在整個(gè)DNA分子中,A=T、G=C;A+G=T+C=A+C=T+G=50%;

14、(A+G)/(T+C)=。(2)如果一條鏈中的(A+T)/(G+C)=a,則另一條鏈中的(A+T)/(G+C)比例也是a;如果一條鏈中的(A+G)/(T+C)=b,則另一條鏈中(A+G)/(T+C)的比例是。(3)在DNA分子中一條鏈中A+T的和占該鏈堿基比率另一條鏈中A+T的和占該鏈堿基比率,還雙鏈DNA分子中A+T的和占整個(gè)DNA分子的堿基比率。即:(A1+T1)%=(A2+T2)%=總(A+T)%,同理:(G1+C1)%=(G2+C2)%=總(G+C)%核心素養(yǎng)專練1.下圖中的脫氧核苷酸模型連接正確的是()2.下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是()A.基本組成單位是四種核糖核苷酸B.

15、磷酸和五碳糖排列在內(nèi)側(cè)C.堿基之間通過(guò)氫鍵連接構(gòu)成分子的基本骨架D.具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)3.下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是()A.DNA分子是以4種脫氧核糖核苷酸為單位連接而成的單鏈結(jié)構(gòu)B.DNA分子中的每個(gè)磷酸均連接著一個(gè)脫氧核糖和一個(gè)堿基C.DNA分子兩條鏈之間總是嘌呤與嘧啶形成堿基對(duì)D.DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過(guò)磷酸脫氧核糖磷酸相連4.某雙鏈DNA分子中,A與T之和占整個(gè)DNA堿基總數(shù)的54%,其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量()A.20%B.24%C.30%D.75%5.下列有關(guān)雙鏈DNA分子的敘述,正確的是()A.若DNA分子一條鏈中堿基A所占比例為a,則另一條鏈的堿基C所占比例為1/2-aB.如果一條鏈上(A+T)/(G+C)=m,則另一條鏈上該比值也為mC.如果一條鏈上的ATGC=2233,則另一條鏈上該比值為3322D.由50個(gè)堿基對(duì)組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數(shù)量為150個(gè)