2019高中生物 第3章 第2节 DNA分子的结构课件 新人教版必修2

一、DNA双螺旋结构模型的构建1．模型名称：结构模型。2．构建者：美国生物学家和英国物理学家。DNA双螺旋沃森克里克3．模型构建历程二、DNA分子的结构1．DNA的结构层次基本组成元素：C、H、O、N、P↓基本组成物质：磷酸、、含氮碱基↓基本组成单位：(4种)↓DNA单链：脱氧核苷酸链↓两条DNA双链：DNA结构脱氧核糖脱氧核苷酸双螺旋2．DNA分子双螺旋结构的特点(1)两条脱氧核苷酸链按方式盘旋成双螺旋结构。(2)②和①交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；排列在内侧。(3)碱基互补配对原则：⑤一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与⑦配对。反向平行脱氧核糖磷酸碱基A(腺嘌呤)C(胞嘧啶)一、DNA双螺旋结构模型的构建1．仔细阅读教材P47～48沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，探究下列问题：(1)沃森和克里克在构建模型的过程中，借鉴利用了他人的哪些经验和成果？提示：①当时科学界已发现的证据；②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的X射线衍射图谱；③奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果，腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。(2)沃森和克里克在构建模型过程中，出现了哪些错误？提示：①将碱基置于螺旋外部。②以相同碱基进行配对连接双链。2．判断正误(1)在DNA模型构建过程中，沃森和克里克曾尝试构建三螺旋结构模型。()(2)沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。()二、DNA分子的结构1．观察教材P49图3－11，结合制作模型体验，探讨下列问题：(1)DNA分子中同一条链和两条链中连接相邻两个碱基的结构有何不同？提示：同一条链中连接相邻两个碱基的结构是—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—；两条链中连接相邻两个碱基的结构是氢键。√√(2)运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA分子的一条链中是否存在同样的规律？提示：①相同。在双链DNA分子中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同。②在单链DNA分子中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。(3)结合DNA分子结构特点，归纳DNA分子结构稳定性的原因。提示：①DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。③DNA分子双螺旋结构的中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。④DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。2．连线(将下列能组成核苷酸的分子进行连线)1．碱基互补配对原则2．碱基间的数量关系3.碱基比例与DNA分子的共性和特异性(1)共性：(2)特异性：的比值是多样的，是DNA分子多样性和特异性的主要表现。[特别提醒](1)在DNA单链中，A与T、G与C也可能相等。(2)(A＋T)/(G＋C)的比值虽然能体现DNA分子的特异性，但不同的DNA分子中该值有可能相同。[例1]如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答：(1)从主链上看，两条单链________平行；从碱基关系看，两条单链________。(2)________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。(3)图中有________种碱基，________种碱基对。(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共________对。②在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。[解析](1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。(3)图中涉及4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A—T、T—A、G—C、C—G。(4)假设该DNA片段只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C或C—G碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为1/2×(200－2×60)＝40个，C和G共60对。由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。[答案](1)反向碱基互补配对(2)脱氧核糖磷酸(3)44(4)①4060②G与C[例2]一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子上碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链上碱基数目的()A．44%B．24%C．14%D．28%[解析]画出DNA简图(如图所示)，依题意，列出等量关系：(A1－G1)/G1＝40%→A1＝1.4G1①而在整个DNA分子中：(A1＋G1)/200＝24%→A1＋G1＝48②联立①②得：A1＝28。整个DNA分子中A1＝T2，因此正确答案是D。[答案]D双链DNA分子中碱基数量关系的归纳(1)碱基互补配对原则的应用：在双链DNA分子中，四种碱基的比例和为1。(2)A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T＝A＋C＝G＋T＝总碱基数的1/2。(3)互补碱基之和的比值[(A＋T)∶(C＋G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等；非互补碱基之和的比值[如(A＋C)∶(T＋G)]在已知链与互补链间互为倒数，在整个DNA分子中该比值为1。(4)在一个双链DNA分子中，某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。————————[课堂归纳]————————[网络构建]填充：①双螺旋②反向平行③交替连接④互补配对[关键语句]1．DNA分子的双螺旋结构(1)两条链反向平行；(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架；(3)碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。2．双链DNA分子中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。3．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。4．在DNA分子中，含G—C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。5．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA分子中比值为1知识点一、DNA双螺旋结构模型的构建1．下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是()A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸(碱基为A、T、G、C)为单位连接而成的长链的基础上B．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C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量的启发，构建出了科学的模型解析：沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱及有关数据，推出DNA分子呈螺旋结构。答案：B2．制作DNA分子的双螺旋结构模型时，发现制成的DNA分子的平面结构很像一架“梯子”，那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”之间的“阶梯”、连接“阶梯”的化学键以及遵循的原则依次是()①磷酸和脱氧核糖②氢键③碱基对④碱基互补配对A．①②③④B．①③②④C．③①②④D．①②④③解析：“扶手”代表DNA的骨架，即磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链，排列在内侧的碱基对相当于“阶梯”，连接“阶梯”的化学键是氢键，碱基间遵循碱基互补配对原则。答案：B3．(上海高考)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型()A．粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B．粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同解析：A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A＝T，G＝C，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。答案：A4．(广东高考)1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于()①证明DNA是主要的遗传物质②确定DNA是染色体的组成成分③发现DNA如何储存遗传信息④为DNA复制机制的阐明奠定基础A．①③B．②③C．②④D．③④解析：DNA双螺旋结构模型中，碱基排列在内侧，碱基对的排列顺序代表遗传信息，③正确；DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制，DNA双螺旋结构模型为DNA复制机制的阐明奠定基础，④正确。答案：D答案：C知识点二、DNA分子结构5．关于DNA分子双螺旋结构特点的叙述，错误的是()A．DNA分子由两条反向平行的链组成B．脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧C．碱基对构成DNA分子的基本骨架D．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对解析：DNA分子中，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。6．有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是()A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶C．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D．两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶解析：据碱基互补配对原则可知，另一个碱基为T，两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。答案：C知识点三、DNA分子结构中相关碱基计算7．DNA的一条单链中(A＋G)/(T＋C)＝0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为()A．0.4、0.6B．2.5、1.0C．0.4、0.4D．0.6、1.0解析：根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因A＝T，G＝C，所以(A＋G)/(T＋C)比值为1.0。在双链DNA分子中，一条链上的(A＋G)/(T＋C)与另一条链上的(T＋C)/(A＋G)相等为0.4，因而互补链中(A＋G)/(T＋C)＝2.5，互为倒数。答案：B8．以下四个双链DNA分子中，稳定性最差的是()A．A占25%B．T占30%C．G占25%D．C占30%解析：DNA分子结构稳定性表现在相对稳定的双螺旋结构；碱基对通过氢键连接，氢键含量越高，稳定性越强。根据碱基互补配对原则可计算四个双链DNA分子中含G≡C碱基对最少的稳定性最差。A项中G＋C＝50%；B项中G＋C＝40%；C项中G＋C＝50%；D项中G＋C＝60%。答案：B9．如图表示某大肠杆菌DNA分子结构的片段，请据图回答：(1)图中1表示________，2表示________。1、2、3结合在一起的结构叫________。(2)3有________种，中文名称分别是_____________________。(3)DNA分子中3与4是通过________连接起来的。(4)DNA被彻底氧化分解后，能产生含N废物的是__________。解析：图示为DNA片段，1代表磷酸，2是脱氧核糖，3、4代表含氮碱基。两条链之间通过碱基对间的氢键相连。答案：(1)磷酸脱氧核糖脱氧核糖核苷酸(2)两鸟嘌呤、胞嘧啶(3)氢键(4)含氮碱基