2019-2020学年新教材高中生物 第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构课件 新人教版必修2

第2节DNA的结构学有目标——新课程标准必明1.体验DNA结构模型的构建历程。2.描述DNA双螺旋结构的主要特点。3.尝试制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点。记在平时——核心语句必背1.DNA双螺旋结构的主要特点：①两条脱氧核苷酸链反向平行；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。[理清主干知识]一、DNA结构模型的构建1．构建者：美国生物学家和英国物理学家。2．构建历程沃森克里克二、DNA的结构项目特点整体结构由___条脱氧核苷酸链按________方式盘旋成双螺旋结构基本骨架由_________和_____交替连接，排列在外侧，构成基本骨架碱基配对两条链上的碱基通过_____连接成碱基对，排列在内侧并且遵循碱基互补配对原则：A与___配对、__与C配对反向平行脱氧核糖磷酸两氢键TG[诊断自学效果]1．判断下列叙述的正误(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)DNA是由四种核糖核苷酸连接而成的。()(3)在DNA分子中一定存在如下数量关系：A＝G，C＝T。()(4)DNA的一条单链中相邻两个碱基通过氢键连接。()(5)双链DNA分子中的每个磷酸都与两个五碳糖相连接。()×√×××2．下列关于威尔金斯、富兰克林、查哥夫、沃森和克里克等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法，正确的是()A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像B．沃森和克里克构建了DNA分子的双螺旋结构模型C．查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系D．富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量解析：在DNA分子结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱；查哥夫发现了碱基A的量等于T的量、C的量等于G的量，但没有提出A与T配对、C与G配对；沃森和克里克构建了DNA分子的双螺旋结构模型。答案：B3．(2019·苏州期中)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岀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解析：DNA分子双螺旋结构由科学家沃森和克里克提岀，A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，碱基在内测，C正确；碱基间通过氢键构成碱基对，D错误。答案：D4．下面是4位同学拼制的DNA分子部分平面结构模型，正确的是()解析：A项图中两条链没有反向平行；DNA分子的外侧是磷酸和脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架，碱基A、T配对，C、G配对；DNA中没有U，C项图中A、U配对错误；D项图中碱基配对不对，应该碱基A、T配对，C、G配对，一个脱氧核苷酸中磷酸基团应与脱氧核糖的5′­C连接。答案：B新知探究DNA结构及其模型的构建[在探究中学通]1．阅读教材关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的过程，回答下列问题(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DNA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)沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通；知识背景最好互补并加强合作等。2．观察下图，结合制作DNA双螺旋结构模型体验，探讨下列问题(1)写出图中序号代表的结构的名称：①；②；⑤；⑥；⑦；⑧；⑨；⑩。胞嘧啶腺嘌呤脱氧核糖磷酸碱基对氢键(胸腺嘧啶)脱氧核苷酸脱氧核苷酸链(片段)(2)和交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；排列在内侧。(3)DNA分子是由两条脱氧核苷酸链按方式盘旋成双螺旋结构。(4)每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是个；脱氧核苷酸数∶磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是。(5)同一条链中，连接相邻两个碱基的结构是；两条链中连接相邻两个碱基的结构是。(6)碱基对所占比例越高，DNA分子结构的稳定性越高。脱氧核糖磷酸碱基反向平行2—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—氢键G≡C1∶1∶1∶1[在深化中提能]1．DNA分子的结构层次[巧学助记]DNA分子结构的“五、四、三、二、一”2．DNA分子的结构及特点④DNA初步水解的产物是脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。[典例1](2019·山东学考)图中圆形、五边形和长方形分别代表磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。下列脱氧核苷酸链的模型构建正确的是()[解析]一个脱氧核苷酸的磷酸应该与上一个脱氧核苷酸的脱氧核糖相连。[答案]B[典例2]如图为DNA分子结构示意图，相关叙述正确的是()a．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架b．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c．⑨是氢键，其形成遵循碱基互补配对原则d．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息e．③占的比例越大，DNA分子越不稳定f．⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、TA．bcdfB．cdfC．abcfD．bce[解析]DNA分子是反向平行的双螺旋结构，①磷酸与②脱氧核糖交替排列在外侧，构成了DNA的基本骨架；④中的③②及②下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸；碱基互补配对，配对碱基之间通过氢键相连；DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息；G与C之间形成3个氢键，A与T间形成2个氢键，因此G与C含量越多，DNA分子越稳定；根据碱基互补配对原则，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。[答案]B[在应用中落实]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分子以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：沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA分子呈螺旋结构。答案：B2．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是()A．每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本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两个脱氧核糖和一个碱基C．DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连D．双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对解析：每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的，一般为双链结构，A错误；DNA分子中的大多数磷酸基连接着两个脱氧核糖和一个碱基，只有每条链有一个末端的磷酸基只连接一个脱氧核糖和一个碱基，B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—”相连接，C错误；双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对，D正确。答案：D3．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是()DNA来源大肠杆菌小麦鼠猪肝猪胸腺猪脾(A＋T)/(C＋G)1.011.211.211.431.431.43A.猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同解析：大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C－G碱基对的比例较高，而C－G碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的；虽然小麦和鼠的DNA中(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同。答案：D探究DNA分子中有关碱基数量的计算[理解深一点]在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。如图1．规律一：在双链DNA分子中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基数的一半，或“不互补碱基之和相等，比值为1”。即：A＋G＝T＋C＝A＋C＝G＋T(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(G＋T)＝12．规律二：在双链DNA分子中，互补碱基之和的比值在两条链中和整个DNA分子中相等。即：若(A1＋T1)/(G1＋C1)＝m，则(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)＝m。3．规律三：在双链DNA分子中，不互补碱基之和的比值在两条链中互为倒数，在整个DNA分子中为1。即：若(A1＋G1)/(T1＋C1)＝n，则(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/n；双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。注意：规律二和规律三可巧记为“补则等，不补则倒”。4．规律四：在双链DNA分子中，某碱基占整个DNA分子的比例等于该碱基在两条单链中所占比例的平均值。即：A%＝(A1%＋A2%)/2[难度加一点][典例1](2019·资阳期末)某双链DNA分子中共有含氮碱基700对，其中一条单链上(A＋T)∶(C＋G)＝2/5，问该DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目是()A．500个B．200个C．300个D．400个[解析]DNA分子的一条单链中(A＋T)与(G＋C)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。某双链DNA分子一条单链上(A＋T)/(C＋G)＝2/5，则该双链DNA分子中的该比值也为2/5，因此胞嘧啶脱氧核苷酸占5/(2＋5)÷2＝5/14，该DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为1400×5/14＝500。[答案]A[典例2](2019·淮安期末)某双链DNA分子中，G占碱基总数的22%，其中一条链中的T占碱基总数的11%，那么另一条链中T占碱基总数的()A．11%B．22%C．17%D．28%[解析]一个DNA分子中G占碱基总数的22%，则T占碱基总数的比例为50%－22%＝28%；若该DNA分子中一条链中的T占碱基总数的11%，那么另一条链中T占碱基总数的比例为28%－11%＝17%。[答案]C易误提醒碱基数量计算的两个易错点(1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。[训练难一点]1．某生物DNA分子上，某个基因a的一条链中(C＋T)/(G＋A)＝1.25，另一基因b的一条链中(A＋T)/(C＋G)＝1.25，那么和它们互补的链中，相应的碱基比例依次分别是()A．1.25和1.25B．0.8和0.8C．0.8和1.25D．1.25和0.8解析：①由于DNA分子中碱基遵循A与T配对，G与C配对的原则，配对的碱基相等，基因a的一条链中(C＋T)/(G＋A)＝1.25，那么其互补链中其比例与其互为倒数，是0.8；②DNA分子的一条单链中A＋T与G＋C的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。基因b的一条链中(A＋T)/(G＋C)＝1.25，则在其互补链中，这一比值仍为1.25。答案：C2．(2019·宿州期末)在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的22%，胸腺嘧啶占28%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的()A．24%、26%B．22%、28%C．27%、23%D．20%、30%解析：已知双链DNA分子中，腺嘌呤