高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构图文课件ppt

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目 标 素 养1.解析DNA的双螺旋结构,概述DNA结构的主要特点,理解DNA的碱基互补配对原则。2.制作DNA双螺旋结构模型,形成结构与功能观。3.通过讨论DNA双螺旋结构模型的构建过程,认同严谨务实的求知态度和探索求真的精神;认同多学科交叉与生物科学发展的关系。
一、DNA双螺旋结构模型的构建1.模型构建者是美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
3.意义:DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现,在生物学的发展中具有里程碑式的意义。
微判断1基于DNA双螺旋结构模型的构建过程,判断下列表述是否正确。(1)沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的主要依据是DNA的X射线衍射图谱。(　　)(2)DNA的X射线衍射实验证明了DNA是遗传物质。(　　)(3)威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析,得出DNA分子呈螺旋结构。(　　)
(4)沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型中,脱氧核糖—磷酸骨架排列在螺旋外部,碱基排列在螺旋内部。(　　)(5)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法。(　　)
二、DNA的结构1.组成元素:C、H、O、N、P。2.基本单位:脱氧核苷酸(4种)。(1)组成:每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子碱基构成,共有4种碱基,分别为A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。
(2)结构简式脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1'-C,与磷酸基团相连的碳叫作5'-C。
3.DNA结构——双螺旋结构(1)DNA结构图
(2)结构特点①DNA是由两条单链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5'-端,另一端有一个羟基(—OH),称作3'-端。DNA的两条单链走向相反,从双链的一端起始,一条单链是从5'-端到3'-端的,另一条单链则是从3'-端到5'-端的。②DNA中的磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律:A与T配对,G与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫作碱基互补配对原则。微思考若DNA分子中一条链的序列是5'-ACTGGT-3',那么它的互补链的序列是什么?提示:3'-TGACCA-5'。
微判断2基于DNA分子的结构特点,判断下列表述是否正确。(1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成,这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。(　　)(2)DNA分子由两条方向相同的脱氧核苷酸链盘旋而成。(　　)(3)DNA分子中的碱基一定存在如下数量关系:C=T,A=G。(　　)(4)DNA单链中的A与T的数量一定相等。(　　)
三、制作DNA双螺旋结构模型1.组装“脱氧核苷酸模型”:利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基,组装成若干个脱氧核苷酸。2.制作“多核苷酸长链模型”:将若干个脱氧核苷酸依次穿起来,组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸数目必须相等,碱基之间能够互补配对。3.制作DNA平面结构模型:按照碱基互补配对原则,将两条多核苷酸长链互相连接起来,注意两条链的方向相反。
4.制作DNA的立体结构(双螺旋结构)模型:扭转DNA平面结构,即可得到一个DNA的双螺旋结构模型。
一 DNA的结构重难归纳1.DNA分子结构的“五、四、三、二、一”。
2.DNA结构的三个关系
(3)化学键—磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸
(1)在双链DNA分子中,脱氧核苷酸和碱基的比值是多少?1条单链中的相邻碱基是怎样连接的?提示:1∶1;通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相连接。(2)在双链DNA分子中,有几个游离的磷酸基团?1个磷酸与几个脱氧核糖相连?1个脱氧核糖与几个磷酸相连?2条链的碱基通过什么相连?提示:2个;1个或2个;1个或2个;氢键。
典例剖析 某DNA片段的结构如下图所示。下列叙述正确的是(　　)A.①表示胞嘧啶B.②表示腺嘌呤C.③表示葡萄糖D.④表示氢键答案:D
解析:题图是DNA的结构图,A(腺嘌呤)与①配对,根据碱基互补配对原则,则①为T(胸腺嘧啶),A项错误。②与G(鸟嘌呤)配对,则②为C(胞嘧啶),B项错误。DNA分子中所含的糖③为脱氧核糖,C项错误。DNA两条链中配对的碱基通过④氢键相连,D项正确。
学以致用 下图表示某DNA片段,下列有关该图的叙述,正确的是(　　)A.①②③相间排列,构成DNA分子的基本骨架B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C.⑨既容易断裂又容易生成,所以DNA的稳定性与之无关D.该DNA片段有2种碱基配对方式,4种脱氧核苷酸答案:D
解析:①磷酸、②脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架。②③与其下方的磷酸组成一个脱氧核苷酸。DNA的稳定性与⑨氢键有关,氢键越多,DNA分子越稳定。
二 DNA中碱基的相关计算重难归纳1.碱基互补配对原则(如下图所示)
2.DNA分子中碱基数量的计算规律规律1:在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A=T,C=G, A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律2:在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如A+T或C+G)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中全部碱基的比例。(单双链转化公式)规律3:DNA分子一条链中(A+G)/(C+T)的值等于互补链中该比值的倒数,在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数)
规律4:DNA分子一条链中(A+T)/(C+G)的值与其互补链和整个DNA分子中(A+T)/(C+G)的值相等。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中都相等)规律5:不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。规律6:若A1/单链中的全部碱基=b,则A1/双链中的全部碱基=b/2。
规律7:若已知A占双链中全部碱基的比例=c,则A1占相应单链中全部碱基的比例无法确定,但最大值可求出,为2c,最小值为0。
观察下面的碱基配对图,结合DNA双螺旋结构的特点思考下列问题。
1.为什么(A+T)或(G+C)在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等?提示:设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,因为A1=T2,T1=A2,所以另一条链上T2+A2=n%,在整个DNA分子中,A+T=n%。即在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个双链DNA分子中都相等。
2.如果一条单链中(A1+G1)/(T1+C1)=m,则其互补链中(A2+G2)/(T2+C2)的比值是多少?提示:双链DNA分子的一条链中(A1+G1)/(T1+C1)=m,因为A与T配对,G与C配对,所以其互补链中(T2+C2)/(A2+G2)=m,即(A2+G2)/(T2+C2)=1/m。3.若某双链DNA分子中具有n个碱基对,则该DNA分子可有多少种排列方式?提示:4n种。
典例剖析某双链DNA分子中含有200个碱基对,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列有关该DNA分子的叙述,正确的是(　　)A.含有4个游离的磷酸基团B.含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个C.4种碱基A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7D.可能的碱基排列方式共有4200种答案:C
解析:每条单链各有1个游离的磷酸基团,所以双链DNA分子应该有2个游离的磷酸基团。该DNA分子中含有200个碱基对,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,根据双链中(A+T)所占的比例=单链中(A+T)所占的比例可知,双链DNA分子中(A+T)占3/10,再根据A=T可知,A和T各占3/20,故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)=60(个)。双链中A和T分别占3/20,则C和G分别占7/20,故A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7。在碱基比例不确定的情况下,可能的碱基排列方式共有4n种,n为碱基对数,即共有4200种,而该DNA分子碱基比例已确定,故可能的碱基排列方式小于4200种。
学以致用 某双链DNA分子中(A+T)占整个DNA分子碱基总数的38%,其中一条链(a链)中的G占该链碱基总数的21%,那么,对应的另一条互补链(b链)中的G占该链碱基总数的比例是(　 )A.41%　　B.38%C.28%　D.21%答案:A解析:在整个DNA分子中(A+T)占38%,则(G+C)占62%。在a链中,(G+C)占62%,G占21%,所以C占41%。根据碱基互补配对原则可知,在b链中G占41%。
1.DNA分子具有独特的双螺旋结构,下列关于DNA分子结构的叙述,正确的是(　　)A.DNA分子是以四种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的单链结构B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
解析:DNA分子是以四种脱氧核糖核苷酸为单位连接而成的双链结构,A项错误。DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖,且磷酸不与碱基直接相连,B项错误。DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连,D项错误。
2.某双链DNA分子中有4 000个碱基对,其中胞嘧啶有2 200个,这个DNA中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是(　　)A.4 000个和900个　　B.4 000个和1 800个C.8 000个和1 800个D.8 000个和3 600个答案:C解析:双链DNA分子中有4 000个碱基对,所以含有8 000个脱氧核苷酸,每个脱氧核苷酸含有1个碱基。不互补的2种碱基之和占全部碱基数的50%,即A+C=4 000(个),又因C有2 200个,故A有1 800个。
3.下图是4名同学制作的DNA部分平面结构模型,正确的是(　　)答案:C