新教材高中生物基因的本質(zhì)2DNA的結(jié)構(gòu)課件新人教版必修2

第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)根底預習自查問題一:DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是如何被發(fā)現(xiàn)的1.構(gòu)建者:美國生物學家_____和英國物理學家_______。沃森克里克2.構(gòu)建過程:【微思考】DNA分子結(jié)構(gòu)模型屬于什么模型提示:物理模型。問題二:DNA結(jié)構(gòu)特點是什么1.以下有關(guān)DNA成分的說法正確的有:_____。①元素組成是C、H、O、N、P②根本組成單位是脫氧核苷酸③含有A、G、C、U4種堿基④里面含有的五碳糖是核糖⑤徹底水解產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸①②雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點:(1)整體結(jié)構(gòu):由___條脫氧核苷酸鏈按_________的方式盤旋成_______結(jié)構(gòu)。(2)根本骨架:DNA中的_________和_____交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成根本骨架。(3)雙鏈連接:兩條鏈上的堿基通過_____連接成堿基對。雙鏈間的堿基之間遵循_____________原那么。(4)堿基互補配對原那么:_____通過兩個氫鍵相連,_____通過三個氫鍵相連。兩反向平行雙螺旋脫氧核糖磷酸氫鍵堿基互補配對A與TG與C【微思考】為什么DNA分子中G與C堿基所占的比例越高,DNA分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定提示:G與C之間含三個氫鍵,A與T之間含兩個氫鍵,故G與C所占比例越大,DNA分子的穩(wěn)定性越強。核心互動探究探究點一DNA的結(jié)構(gòu)特點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建(科學探究):【圖表情境】下面圖形,圓形代表磷酸,五邊形代表脫氧核糖,矩形代表堿基。(1)嘗試構(gòu)建一個胸腺嘧啶脫氧核苷酸模型。提示:(2)嘗試構(gòu)建一條由3個脫氧核苷酸構(gòu)成的單鏈片段的模型。提示:(3)如圖是DNA的平面結(jié)構(gòu)模式圖,思考以下問題:①DNA的兩條鏈之間是什么關(guān)系依據(jù)是什么提示:反向平行。一條鏈從5′端到3′端,另一條鏈那么是從3′端到5′端。②DNA的根本骨架由哪些物質(zhì)組成位于DNA的什么部位提示:脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè),構(gòu)成DNA的根本骨架。③一條鏈上相鄰兩個堿基通過_________________________相連;兩條鏈上的堿基通過_____連接成堿基對,并且遵循_________________。-脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖-氫鍵堿基互補配對原那么的結(jié)構(gòu)特性(科學思維):【數(shù)學情境】如果1個DNA片段含有1個堿基對,那么有4種這樣的片段;如果有2個堿基對,那么就會有16種這樣的片段。(1)如果DNA片段含有n個堿基對,會有__種這樣的片段,這表達了DNA分子具有_______。(2)每個DNA分子都有特定的堿基對排列順序,表達了DNA分子結(jié)構(gòu)具有_______。(3)磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變,堿基對構(gòu)成方式不變等,表達了DNA分子結(jié)構(gòu)具有_______。4n多樣性特異性穩(wěn)定性【探究總結(jié)】結(jié)構(gòu)的三個?？键c:結(jié)構(gòu)的兩點提醒:(1)DNA中的“反向〞是指一條鏈一端是磷酸,另一端是脫氧核糖,但另一條鏈的磷酸和脫氧核糖位置正好相反。(2)DNA加熱至90℃左右會解開雙螺旋,當溫度降低時,DNA又恢復為雙螺旋結(jié)構(gòu)。格里菲思所做的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中,加熱致死的S型細菌內(nèi)的DNA仍然保持活性,將R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。的水解產(chǎn)物:(1)初步水解產(chǎn)物:4種脫氧核苷酸。(2)徹底水解產(chǎn)物:磷酸、脫氧核糖和4種堿基?！径ㄏ蛴柧殹磕?沃森和克里克建立了DNA的結(jié)構(gòu)模型,兩位科學家于1962年獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點,以下表達錯誤的選項是 ()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的根本骨架D.兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對【解析】選C。DNA分子是由兩條鏈組成的,這兩條鏈是反向平行的,A正確;DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成根本骨架,B正確、C錯誤;兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接形成堿基對,D正確。2.(2021·連云港高一檢測)如圖為含有四種堿基的DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖,對該圖的正確描述是 ()A.③有可能是堿基AB.②和③相間排列,構(gòu)成DNA分子的根本骨架C.①②③中特有的元素分別是P、C和ND.⑤處的堿基對一定是A與T【解析】選D。該DNA分子含有四種堿基,且A與T之間形成兩個氫鍵,G與C之間形成三個氫鍵,因此⑤處的堿基對一定是A與T,③處的堿基對一定是G與C,但無法確定③⑤具體是哪一種堿基。DNA分子的根本骨架是由磷酸和脫氧核糖交替連接構(gòu)成的,應(yīng)為圖中的①②。①中特有的元素是P,③中特有的元素是N,而C并不是②所特有的,③中也含有C。探究點二DNA中堿基的相關(guān)計算【圖表情境】結(jié)合DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,思考以下問題(A1表示1鏈上的A,其他類同):(科學思維)1.為什么DNA分子中嘌呤和嘧啶數(shù)量相等提示:堿基互補配對原那么中,A總是和T配對,G總是和C配對,所以A=T,G=C,A+G=C+T。2.雙鏈DNA分子中A+G的數(shù)量與T+C的數(shù)量有什么關(guān)系可以得到什么推論提示:相等,因為A=T,G=C,故A+G=T+C。可以得到的推論為:在雙鏈DNA分子中任意一對非互補堿基之和都占總堿基的50%。3.為什么“A+T〞或“G+C〞在整個雙鏈上所占的比例與在每一條單鏈上所占的比例相等提示:設(shè)在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1+T1=n%,因為A1=T2,T1=A2,所以另一條鏈上:T2+A2=n%,整個DNA分子中:A+T=n%。4.如果DNA一條鏈中的(A1+T1)/(G1+C1)=a,那么另一條鏈中的(A2+T2)/(G2+C2)是多少該DNA分子中(A+T)/(G+C)是多少請說明原因。提示:①(A2+T2)/(G2+C2)=a。根據(jù)堿基互補配對原那么,A1=T2、T1=A2、G1=C2、C1=G2,所以由(A1+T1)/(G1+C1)=a,可知(A2+T2)/(G2+C2)=a。②(A+T)/(G+C)=a。因為(A+T)/(G+C)=(A1+A2+T1+T2)/(G1+G2+C1+C2)=2(A1+T1)/2(G1+C1)=a?！咎骄靠偨Y(jié)】

DNA中有關(guān)堿基計算的三個規(guī)律(1)DNA雙鏈中兩條互補鏈的堿基數(shù)相等,任意兩個不互補的堿基之和恒等,占堿基總數(shù)的50%,即A+G=T+C=A+C=T+G=50%;(2)在DNA雙鏈中,一條單鏈的的值與另一條互補鏈的的值互為倒數(shù)關(guān)系。(3)DNA雙鏈中,一條單鏈的的值與另一條互補鏈的的值相等,也與整個DNA分子中的的值相等。【定向訓練】1.(2021·南昌高一檢測)DNA分子的穩(wěn)定性與堿基對之間的氫鍵數(shù)目有關(guān),以下關(guān)于生物體內(nèi)的DNA分子中(A+T)/(G+C)與(A+C)/(G+T)兩個比值的表達,不正確的選項是 ()A.當兩個比值相同時,可判斷這個DNA分子是雙鏈B.前一比值越小,該雙鏈DNA分子穩(wěn)定性越高C.前一個比值在DNA單鏈和其雙鏈中比值相等D.經(jīng)半保存復制得到的雙鏈DNA分子,后一個比值等于1【解析】選A。當兩個比值相同時,這個DNA分子可能是雙鏈,也可能是單鏈,A錯誤;DNA分子中,C和G之間有3個氫鍵,A與T之間有2個氫鍵,那么C與G的含量越高,DNA穩(wěn)定性越高。因此,前一個比值越小,C與G的含量越高,雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高,B正確;根據(jù)堿基互補配對原那么,雙鏈DNA分子的一條單鏈中(A+T)與(G+C)的比值等于其互補鏈和整個DNA分子中(A+T)和(G+C)的比值,C正確;經(jīng)半保存復制得到的DNA分子,后一個比值等于1,D正確。2.某DNA分子中,G與C之和占全部堿基總數(shù)的40%,其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的35%和18%。那么在它的互補鏈中,T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的 ()A.25%22% B.30%20%C.50%44% D.35%18%【解析】選A。假設(shè)G+C占全部堿基的40%,那么A+T占全部堿基的60%。兩條互補鏈的堿基總數(shù)相同,且A和T的總數(shù)相同,因此每條鏈中的A和T總數(shù)都占該鏈的60%,同理G和C總數(shù)占每條鏈的40%。一條鏈中T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的35%和18%,即A與G分別占25%和22%,因為A與T配對,G與C配對,所以此鏈中A與G的含量,就是另一條鏈中T與C的含量,所以A項正確?！疽?guī)律方法】DNA中有關(guān)堿基計算的“三步〞第一步:分清題中所給的和所求的堿基比例是占整個DNA分子的比例還是占其中一條鏈的比例。第二步:畫出一個DNA分子模式圖,并在圖中標出的和所求的堿基。第三步:根據(jù)堿基互補配對原那么及有關(guān)規(guī)律進行計算?！狙a償訓練】某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成,根據(jù)測定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖,以下正確的選項是 ()【解析】選C。此題主要考查對DNA分子堿基互補配對原那么的理解。雙鏈DNA分子中,(A+C)/(T+G)一定等于1,故A項錯誤;當一條鏈中存在(A1+C1)/(T1+G1)=1時,其互補鏈中存在(A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/(A1+C1)=1,B項錯誤;在DNA分子中,存在(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C),故C項正確、D項錯誤。脫氧核苷酸發(fā)現(xiàn)者沃森、克里克主要特點整體：反向平行雙螺旋外側(cè)：磷酸、脫氧核糖交替排列構(gòu)成骨架內(nèi)側(cè)：堿基互補配對形成堿基對排在內(nèi)側(cè)ATCG種類DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)組成堿基脫氧核糖磷酸成分一條：3＇→5＇一條：5＇→3＇A-T配對G-C配對情境素養(yǎng)探究1.【科技情境】DNA分子雜交技術(shù)在社會生活中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。如用在刑偵領(lǐng)域,可從犯罪嫌疑人和現(xiàn)場遺留物中分別提取DNA,在一個溫度下水浴加熱,使氫鍵斷裂,雙鏈翻開。假設(shè)兩份樣本來自同一個體,在溫度降低時,兩份樣本中的DNA單鏈會通過氫鍵連接在一起;假設(shè)不是來自同一個體,那么兩份樣本中的DNA單鏈在一定程度上不能互補,這樣可以鑒別犯罪嫌疑人。探究:(1)比照鑒別犯罪嫌疑人的理論根底是什么(科學思維)提示:每個人的DNA分子的堿基排列順序不同,DNA分子具有特異性。(2)DNA分子中堿基互補配對原那么對遺傳信息的傳遞有什么意義(科學思維)提示:能保證遺傳信息在傳遞過程中的準確性。2.【史料情境】DNA作為遺傳物質(zhì),應(yīng)該有什么樣的結(jié)構(gòu)才能擔當遺傳的重任當時有三個實驗室都在研究DNA分子的結(jié)構(gòu)。第一個實驗是倫敦國王學院的威爾金斯、富蘭克林實驗。他們用X射線衍射法研究DNA的晶體結(jié)構(gòu),根據(jù)得到的衍射圖像,可以推測分子大致的結(jié)構(gòu)和形狀。第二個實驗是加州理工學院的大化學家萊納斯·鮑林(LinusPauling)實驗。但他錯誤地認為DNA分子是由三股螺旋組成的,這使他“誤入歧途〞。因為沒有注意到4個堿基兩兩對應(yīng)的關(guān)系,所以也失敗了。第三個實驗?zāi)敲词俏稚涂死锟藢嶒?一開始拼湊模型,幾經(jīng)嘗試,終于在1953年3月獲得了正確的模型。探究:(1)沃森和克里克構(gòu)建的正確模型名稱是什么其具有什么樣的特點(生命觀念)提示:雙螺旋結(jié)構(gòu)。特點:兩條鏈反向平行;磷酸和脫氧核糖構(gòu)成其根本骨架,堿基排列在內(nèi)側(cè);堿基之間遵循堿基互補配對原那么。(2)鮑林認為DNA分子是由三股螺旋組成的,這使他“誤入歧途〞,沃森和克里克否認三股螺旋的依據(jù)是什么(科學思維)提示:沃森和克里克從生物化學家查哥夫那里得知在DNA中,腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量,鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量,推測DNA由兩條鏈構(gòu)成。課堂素養(yǎng)達標1.沃森和克里克已經(jīng)揭示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的表達正確的選項是____________。(填序號)

①每個DNA分子中一般都含有四種脫氧核苷酸②每個DNA分子中,都是堿基數(shù)=磷酸數(shù)=脫氧核糖數(shù)③DNA兩條鏈上的堿基以氫鍵相連,且A與T配對,G與C配對④每個脫氧核糖上均連著一個磷酸和一個堿基⑤DNA的根本骨架由脫氧核糖、磷酸和含氮堿基交替連接構(gòu)成⑥D(zhuǎn)NA一條單鏈上相鄰的堿基之間以氫鍵相連⑦假設(shè)某DNA片段中有a個堿基對,胞嘧啶有b個,那么該DNA片段中的氫鍵數(shù)為2a+b個【解析】選①②③⑦。DNA分子的根本單位是四種脫氧核苷酸,①正確;1分子脫氧核苷酸由1分子堿基、1分子磷酸、1分子脫氧核糖構(gòu)成,所以每個DNA分子中,都是堿基數(shù)=磷酸數(shù)=脫氧核糖數(shù),②正確;DNA兩條鏈上的堿基以氫鍵相連,遵循堿基互補配對原那么,即A與T配對、G與C配對,③正確;DNA中大局部脫氧核糖連接兩個磷酸和一個堿基,④錯誤;DNA的根本骨架是脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的,⑤錯誤;DNA一條單鏈上相鄰的堿基之間通過“-脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖-〞相連,⑥錯誤;DNA片段中有a個堿基對,胞嘧啶有b個,那么A有(a-b)個,由于A與T之間通過兩個氫鍵相連,G與C之間通過三個氫鍵相連,所以該DNA分子中的氫鍵數(shù)為2(a-b)+3b=2a+b個,⑦正確。2.(2021·浙江7月選考)某DNA片段的結(jié)構(gòu)如下圖。以下表達正確的選項是 ()A.①表示胞嘧啶B.②表示腺嘌呤C.③表示葡萄糖D.④表示氫鍵【解析】選D。此題主要考查DNA分子的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖示分析,①表示T(胸腺嘧啶),②表示C(胞嘧啶),③表示脫氧核糖,④表示氫鍵。3.1個DNA分子中有4000個堿基對,其中胞嘧啶有2200個,這個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.4000個和900個 B.4000個和1800個C.8000個和1800個 D.8000個和3600個【解析】選C。一個脫氧核苷酸含有1個堿基,1個DNA分子中有4000個堿基對,那么這個DNA分子含有8000個脫氧核苷酸;雙鏈DNA分子中,G=C=2200,堿基總數(shù)是4000×2=8000個,所以A=T=(8000-2200×2)÷2=1800個。4.病毒的核酸有雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA、單鏈RNA四種類型。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)一種新病毒,要確定其核酸屬于哪一種類型,應(yīng)該 ()A.分析堿基類型,確定堿基比例B.分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成,確定五碳糖類型C.分析堿基類型,確定五碳糖類型D.分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成,確定堿基類型【解析】選A。確定核酸屬于DNA還是RNA,可以分析核酸的組成,如果核酸中含有堿基T或脫氧核糖,那么是DNA,如果核酸中含有堿基U或者核糖,那么是RNA;確定單鏈DNA或雙鏈DNA可以通過分析堿基的比例,雙鏈DNA分子中嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等,單鏈DNA中的嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)不一定相等。5.(2021·邯鄲高一檢測)在DNA分子模型的構(gòu)建實驗中,假設(shè)僅用訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構(gòu)建一個含10對堿基(A有6個)的DNA雙鏈片段,那么使用的訂書釘個數(shù)為 ()

【解析】選C。每個脫氧核苷酸的三局部間需要2個訂書釘,每條鏈上的10個脫氧核苷酸間需要9個訂書釘,兩條鏈間的6對A-T和4對G-C間各需要12個訂書釘,每條脫氧核苷酸鏈使用訂書釘為10×2+9=29個,所以共使用訂書釘為12+12+29×2=82個。6.在DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)中,腺嘌呤與胸腺嘧啶之間有2個氫鍵,胞嘧啶與鳥嘌呤之間有3個氫鍵?，F(xiàn)有4種DNA樣品,根據(jù)樣品中堿基的百分含量判斷最有可能來自嗜熱菌(生活在高溫環(huán)境中)的是 ()A.含胸腺嘧啶32%的樣品 B.含腺嘌呤17%的樣品C.含腺嘌呤30%的樣品 D.含胞嘧啶15%的樣品【解析】選B。生活在高溫環(huán)境中的嗜熱菌,其DNA分子的穩(wěn)定性高,兩條脫氧核苷酸鏈之間的氫鍵多。由于腺嘌呤與胸腺嘧啶之間有2個氫鍵,胞嘧啶和鳥嘌呤之間有3個氫鍵,因此胞嘧啶和鳥嘌呤比例高的DNA分子穩(wěn)定性高。A選項樣品中G和C共占36%,B選項樣品中G和C