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

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 DNA的结构示范课ppt课件，共43页。PPT课件主要包含了知识概览，构建过程，图示解读，答案D等内容，欢迎下载使用。
目 标 素 养1.通过分析科学家探索DNA结构的历程,概述DNA结构的主要特点,领悟模型建构在研究中的应用,认同科学结论的获得离不开严谨的推理和确凿的实验证据,科学探究是一个不断深化的过程,技术进步、交流合作、多学科交叉渗透等,对于科学发展都具有重要的作用。2.基于对DNA结构特点的理解,依据碱基互补配对原则分析并学会DNA结构的相关计算。
3.通过制作DNA双螺旋结构模型,加深对DNA结构特点的认识和理解,培养观察能力、动手能力及空间想象能力等,形成结构与功能观。
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.结构示意图
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.目的要求:通过制作DNA双螺旋结构模型,加深对DNA结构特点的认识和理解。
一 DNA的结构问题探究20世纪30年代,人们已经认识到DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链;组成DNA分子的脱氧核苷酸有4种,每1种含有1个特定的碱基。思考回答下列问题。
1.每个脱氧核苷酸是由哪些小分子组成的?组成DNA的碱基有哪几种?尝试构建脱氧核苷酸的结构模型。提示:每个脱氧核苷酸由脱氧核糖、磷酸和碱基组成。组成DNA的碱基有腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)。脱氧核苷酸的结构模型如下:
2.脱氧核苷酸长链是如何构成具有双螺旋结构的DNA分子的?配对有什么规律?提示:两条脱氧核苷酸长链反向平行,通过碱基对连接在一起。A与T配对,G与C配对。3.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。
4.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。
归纳总结1.DNA分子的结构
2.DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
典例剖析【例1】 右图为核苷酸链结构图。下列叙述错误的是(　　)A.能构成一个完整核苷酸的是图中的bB.图中每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连C.各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的D.若该链为脱氧核苷酸链,从碱基组成上看,缺少的碱基是T答案:A
解析:核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子碱基按一定的规律连接而成,图中的a为1个完整核苷酸,A项错误。由题图可知,每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连,B项正确。核苷酸之间通过磷酸二酯键,即图中③相连形成核苷酸链,C项正确。脱氧核苷酸根据碱基不同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸,因此若该链为脱氧核苷酸链,从碱基组成上看,缺少的碱基是胸腺嘧啶(T),D项正确。
学以致用1.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
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。该DNA片段有2种碱基配对方式(A与T配对、C与G配对),4种脱氧核苷酸(腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸)。
二 与DNA相关的计算问题探究结合DNA双螺旋结构模型的特点思考下列问题。
1.为什么DNA中嘌呤和嘧啶的数量相等?提示:在DNA中,A总是和T配对,G总是和C配对,所以A=T, G=C,A+G=T+C。2.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。
3.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。4.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。
归纳总结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。
知识拓展 碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性 (1)共性:生物种类虽不同,但碱基比例相同。
典例剖析【例2】 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2.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分子具有双螺旋结构。下列有关叙述错误的是(　　)A.双螺旋结构由科学家沃森和克里克提出B.两条链反向平行C.脱氧核糖和磷酸交替排列构成基本骨架D.碱基间通过肽键构成碱基对答案:D
解析:DNA分子的双螺旋结构由科学家沃森和克里克提出,A项正确。DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的,B项正确。DNA分子中,脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架,排列在外侧,碱基排列在内侧,C项正确。碱基间通过氢键构成碱基对,D项错误。
2.有1对由氢键连接的脱氧核苷酸,已知它的结构中有1个腺嘌呤,则它的其他组成应是(　　)A.3个磷酸、3个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶B.2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胞嘧啶C.2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶D.2个磷酸、2个脱氧核糖和1个尿嘧啶答案:C解析:根据碱基互补配对原则可知,另1个碱基为胸腺嘧啶(T)。除碱基外,2个脱氧核苷酸还含有2个磷酸和2个脱氧核糖。
3.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:某双链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(胞嘧啶)有2 200个,故A(腺嘌呤)有1 800个。