高中生物第3章第2节基因的本质DNA分子的结构ppt课件新人教版必修.ppt

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1、第第2 2节节DNADNA分子的结构分子的结构新课导入新课导入导入导入1:1:洋葱表皮细胞用甲基绿、吡罗红混合染色剂染色后哪种核酸被染成洋葱表皮细胞用甲基绿、吡罗红混合染色剂染色后哪种核酸被染成绿色绿色?哪种核酸被染成红色哪种核酸被染成红色?哪种核酸属于该细胞的遗传物质哪种核酸属于该细胞的遗传物质?提示提示:DNADNA、RNARNA、DNADNA。导入导入2:2:同学们去过北京中关村高科技园吗同学们去过北京中关村高科技园吗?那里有个独特形状的雕塑那里有个独特形状的雕塑,那是那是以什么为蓝本制作的呢以什么为蓝本制作的呢?提示提示:DNADNA。请同学们仔细观察这个雕塑有什么特点请同学们仔细观察

2、这个雕塑有什么特点?DNA?DNA分子究竟有什么样的结构呢分子究竟有什么样的结构呢?引引入课题。入课题。同学们想知道隶属于遗传物质的同学们想知道隶属于遗传物质的DNADNA的结构吗的结构吗?教师参考教师参考 自主学习自主学习 要点探究要点探究 自主学习自主学习学习目标学习目标:1.1.概述概述DNADNA分子结构的主要特点。分子结构的主要特点。2.2.制作制作DNADNA分子双螺旋结构模型。分子双螺旋结构模型。3.3.讨论讨论DNADNA双螺旋结构模型的构建。双螺旋结构模型的构建。知识梳理知识梳理一、一、DNADNA双螺旋结构模型的构建双螺旋结构模型的构建1.1.构建者构建者:和和 。2.2.

3、构建过程构建过程沃森沃森克里克克里克选择选择下列关于沃森和克里克构建下列关于沃森和克里克构建DNADNA双螺旋结构模型的叙述双螺旋结构模型的叙述,错误的是错误的是()A.A.沃森和克里克构建沃森和克里克构建DNADNA双螺旋结构模型是建立在双螺旋结构模型是建立在DNADNA以以4 4种脱氧核苷酸为单种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上位连接而成的长链的基础上,这这4 4种脱氧核苷酸分别含有种脱氧核苷酸分别含有A A、T T、G G、C 4C 4种碱基种碱基B.B.威尔金斯和富兰克林通过对威尔金斯和富兰克林通过对DNADNA衍射图谱的有关数据进行分析衍射图谱的有关数据进行分析,得出得出DNA

4、DNA分分子呈螺旋结构子呈螺旋结构C.C.沃森和克里克曾尝试构建了多种模型沃森和克里克曾尝试构建了多种模型,但都不科学但都不科学D.D.沃森和克里克最后受腺嘌呤沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)(A)的量总是等于胸腺嘧啶的量总是等于胸腺嘧啶(T)(T)的量的量,鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)的量总是等于胞嘧啶的量总是等于胞嘧啶(C)(C)的量的启发的量的启发,构建出科学的模型构建出科学的模型B B二、二、DNADNA分子的结构分子的结构1.1.图示图示2.2.解读解读基本组基本组成元素成元素组成物质组成物质 基本组基本组成单位成单位 ,共共4 4种种整体结构整体结构由两条由两条链链按按 方式方式盘盘旋成

5、双螺旋旋成双螺旋结结构构结构结构特点特点外外侧侧由由 和和 交替交替连连接接组组成基本骨架成基本骨架内内侧侧碱基之碱基之间间通通过氢键连过氢键连接接;遵循遵循 原原则则,即即A(A()一定与一定与 配配对对,C(,C()一定与一定与 配配对对C C、H H、O O、N N、P P磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基脱氧核苷酸脱氧核苷酸反向平行反向平行脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸碱基互补配对碱基互补配对腺嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶鸟嘌呤鸟嘌呤判断判断(1)DNA(1)DNA分子由分子由4 4种脱氧核苷酸组成种脱氧核苷酸组成,这这4 4种脱氧核苷酸含有的碱基是种脱氧核苷酸含有的碱基是A A、U

6、 U、C C、G G。()(2)DNA(2)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。()(3)DNA(3)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则,即即A=U,G=CA=U,G=C。()(4)DNA(4)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。()三、制作三、制作DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型1.1.目的要求目的要求通过制作通过制作DNADNA 结构模型结构模型,加深对加深对DNADNA分子结构特点的认识和理解。分子结构特点

7、的认识和理解。双螺旋双螺旋A A 问题引领问题引领:1.1.组成组成DNADNA分子基本单位的分子基本单位的4 4种脱氧核苷酸的差异是什么种脱氧核苷酸的差异是什么?2.42.4种基本单位是怎样连接为种基本单位是怎样连接为DNADNA单链的单链的?两条单链之间又是通过两条单链之间又是通过什么连接的什么连接的?3.DNA3.DNA分子的空间结构也像蛋白质分子那样多种多样吗分子的空间结构也像蛋白质分子那样多种多样吗?要点探究要点探究DNADNA分子的结构特点分子的结构特点 要点一要点一教师参考教师参考1.DNA1.DNA的结构单位的结构单位:脱氧核苷酸脱氧核苷酸(4(4种种)2.2.平面结构平面结构

8、(1)(1)一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链:由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的由一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的33碳原子与另碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成化学键相连接。如图所示一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成化学键相连接。如图所示:(2)(2)两条链之间的连接两条链之间的连接:A:A一定与一定与T T配对配对,两碱基之间形成两个氢键两碱基之间形成两个氢键;G;G一定与一定与C C配对配对,两碱基之间形成三个氢键。如图所示两碱基之间形成三个氢键。如图所示:3.3.空间结构空间结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构(1)(1)两条链反向平行两条链反向平行,有规则地盘绕成双螺旋。有规则地盘

9、绕成双螺旋。(2)(2)脱氧核糖与磷酸交替连接脱氧核糖与磷酸交替连接,排列在外侧排列在外侧,构成基本骨架。构成基本骨架。(3)(3)碱基排列在内侧碱基排列在内侧,且遵循碱基互补配对原则。如图。且遵循碱基互补配对原则。如图。【典例典例1 1】下图为某同学在学习下图为某同学在学习DNADNA的结构后画的含有两个碱基对的的结构后画的含有两个碱基对的DNADNA片片段段(其中其中代表磷酸基团代表磷酸基团),),下列为几位同学对此图的评价下列为几位同学对此图的评价,其中正确的是其中正确的是()A.A.甲说甲说:该图没有什么物质和结构上的错误该图没有什么物质和结构上的错误B.B.乙说乙说:该图有一处错误该

10、图有一处错误,就是就是U U应改为应改为T TC.C.丙说丙说:该图有三处错误该图有三处错误,其中核糖应改为脱氧核糖其中核糖应改为脱氧核糖D.D.丁说丁说:如果说他画的是如果说他画的是RNARNA双链则该图就是正确的双链则该图就是正确的 解析解析:图中有三处错误图中有三处错误,错误一错误一:组成组成DNADNA的五碳糖应该是脱氧核糖的五碳糖应该是脱氧核糖,所所以图中的核糖应改为脱氧核糖以图中的核糖应改为脱氧核糖;错误二错误二:碱基应为碱基应为A A、T T、G G、C C四种四种,其其中图中的中图中的U U应改为应改为T;T;错误三错误三:单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不应单链中脱氧核苷酸之间

11、的连接形式不应该是磷酸与磷酸之间该是磷酸与磷酸之间,而是在磷酸与脱氧核糖之间连接而成的。而是在磷酸与脱氧核糖之间连接而成的。即即使是使是RNARNA双链结构双链结构,磷酸与磷酸之间也无化学键相连磷酸与磷酸之间也无化学键相连,应是磷酸与核糖应是磷酸与核糖之间形成化学键。之间形成化学键。答案答案:C C方法透析方法透析 巧用五个数字记忆巧用五个数字记忆DNADNA分子结构分子结构五五(种元素种元素):C):C、H H、O O、N N、P P。四四(种碱基种碱基):A):A、G G、C C、T,T,相应的有四种脱氧核苷酸。相应的有四种脱氧核苷酸。三三(种小分子或物质种小分子或物质):):磷酸、脱氧核

12、糖和含氮碱基。磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。二二(条长链条长链):):两条两条DNADNA单链。单链。一一(种双螺旋结构种双螺旋结构)。备选例题备选例题B B解析解析:DNADNA分子是反向平行的双螺旋结构分子是反向平行的双螺旋结构,磷酸与磷酸与脱氧核糖脱氧核糖交替排列在外侧交替排列在外侧,构成了构成了DNADNA的基本骨架的基本骨架;中的中的及及下方下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸;碱基互补配对碱基互补配对,配对碱基之配对碱基之间通过氢键相连间通过氢键相连;DNA;DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息信息;G;G与与C

13、 C之间形成之间形成3 3条氢键条氢键,G,G与与C C含量越多含量越多,DNA,DNA分子越稳定分子越稳定;根根据碱基互补配对原则据碱基互补配对原则A AT,GT,GC,CC,CG,TG,TA,A,所以所以依次依次代表代表A A、G G、C C、T T。方法透析方法透析 “三看法三看法”判断判断DNADNA分子的正误分子的正误一看外侧是否反向平行一看外侧是否反向平行二看外侧链成键位置是否正确二看外侧链成键位置是否正确,正确的成键位置在脱氧核苷酸正确的成键位置在脱氧核苷酸的的55号碳原子上的磷酸基与相邻核苷酸的号碳原子上的磷酸基与相邻核苷酸的33碳原子之间。碳原子之间。三看内侧链碱基之间配对是

14、否遵循碱基互补配对原则。三看内侧链碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。【题组演练题组演练】1.(20151.(2015安徽安庆段考安徽安庆段考)19531953年年,沃森和克里克建立了沃森和克里克建立了DNADNA分子的结构模型。分子的结构模型。关于关于DNADNA分子双螺旋结构的特点分子双螺旋结构的特点,叙述错叙述错误的是误的是()A.DNAA.DNA分子由两条反向平行的链组成分子由两条反向平行的链组成B.B.脱氧核糖和磷酸交替连接脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧排列在外侧C.C.碱基对构成碱基对构成DNADNA分子的基本骨架分子的基本骨架D.D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对两条链

15、上的碱基通过氢键连接成碱基对C C解析解析:DNADNA分子是由两条反向平行的长链组成的分子是由两条反向平行的长链组成的,A,A项正确项正确;两条链上的两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对碱基通过氢键连接成碱基对,排列在双螺旋的内侧排列在双螺旋的内侧,D,D项正确项正确;脱氧核糖脱氧核糖和磷酸交替连接和磷酸交替连接,排列在外侧排列在外侧,构成构成DNADNA分子的基本骨架分子的基本骨架,B,B项正确项正确,C,C项项错误。错误。A A 解析解析:图中所示图中所示a a表示的是一个完整的脱氧核苷酸表示的是一个完整的脱氧核苷酸;图中与五碳糖图中与五碳糖直接相连的碱基只有一个直接相连的碱基只有一个;图

16、中图中处表示的是磷酸二酯键处表示的是磷酸二酯键,相邻的相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接脱氧核苷酸通过此键相连接;脱氧核苷酸中的碱基共有脱氧核苷酸中的碱基共有4 4种种,即即A A、G G、C C、T T。问题引领问题引领:1.1.构成构成DNADNA分子的分子的4 4种碱基基本的数量关系是什么种碱基基本的数量关系是什么?2.2.由其基本数量关系还能推导出哪些规律由其基本数量关系还能推导出哪些规律?碱基间的数量关系碱基间的数量关系 要点二要点二教师参考教师参考【典例典例2 2】(2015(2015福建龙岩期末福建龙岩期末)下列关于双链下列关于双链DNADNA分子的叙述分子的叙述,哪项是错哪项是错误

17、的误的()A.A.一条链中一条链中A A和和T T的数量相等的数量相等,则互补链中则互补链中A A和和T T的数量也相等的数量也相等B.B.一条链中一条链中G G为为C C的的2 2倍倍,则互补链中则互补链中G G为为C C的的0.50.5倍倍C.C.一条链的一条链的CT=12,CT=12,则互补链的则互补链的GA=21GA=21D.D.一条链中一条链中ATGC=1234,ATGC=1234,则互补链中相应的碱基比为则互补链中相应的碱基比为21432143解析解析:根据碱基互补配对原则根据碱基互补配对原则,一条链中的一条链中的A A和和T T分别与互补链中的分别与互补链中的T T和和A A配对

18、配对,一条链中一条链中G G和和C C分别与互补链中的分别与互补链中的C C和和G G配对配对,所以所以A A项、项、B B项正确项正确;根据前面分析可知根据前面分析可知,一条链的一条链的CT=12,CT=12,则互补链的则互补链的GA=12,CGA=12,C项项错误错误;一条链中一条链中ATGC=1234,ATGC=1234,则互补链中相应的碱基比为则互补链中相应的碱基比为2143,D2143,D项正确。项正确。答案答案:C C方法透析方法透析 解答碱基计算问题的方法步骤解答碱基计算问题的方法步骤(1)(1)搞清楚题中所给和所求的碱基比例是占整个搞清楚题中所给和所求的碱基比例是占整个DNAD

19、NA分子的碱基比例分子的碱基比例,还是还是占占DNADNA分子一条链的碱基比例。分子一条链的碱基比例。(2)(2)画一个画一个DNADNA分子的平面结构模式图分子的平面结构模式图,并在图中标出已知的和所要求的并在图中标出已知的和所要求的碱基。碱基。(3)(3)根据碱基互补配对原则及其有关规律进行计算。根据碱基互补配对原则及其有关规律进行计算。备选例题备选例题一个一个DNADNA分子的一条链上分子的一条链上,腺嘌呤比鸟嘌呤多腺嘌呤比鸟嘌呤多40%,40%,两者之和占两者之和占DNADNA分子碱分子碱基总数的基总数的24%,24%,则这个则这个DNADNA分子的另一条链上分子的另一条链上,胸腺嘧啶

20、占该链碱基总数胸腺嘧啶占该链碱基总数的的()A.44%A.44%B.24%B.24%C.14%C.14%D.28%D.28%D DC C 解析解析:由碱基互补配对原则可以推出由碱基互补配对原则可以推出,一条链中一条链中(A+C)/(T+G)=0.4,(A+C)/(T+G)=0.4,则互补链中则互补链中(A+C)/(T+G)=2.5,(A+C)/(T+G)=2.5,在整个在整个DNADNA链中链中,A=T,A=T、G=C,G=C,所以所以(A+C)/(T+G)=1(A+C)/(T+G)=1。【题组演练题组演练】1.(20151.(2015安徽阜阳红旗中学期中安徽阜阳红旗中学期中)DNADNA分子

21、的一条链中分子的一条链中(A+C)/(T+G)=0.4,(A+C)/(T+G)=0.4,则在则在其互补链中及整个其互补链中及整个DNADNA中该比例分别是中该比例分别是()A.0.4,0.4A.0.4,0.4B.2.5,0.4B.2.5,0.4C.2.5,1.0C.2.5,1.0D.0.6,1.0D.0.6,1.02.(20152.(2015辽宁大连信息高中期中辽宁大连信息高中期中)2020世纪世纪5050年代初年代初,查哥夫对多种生物查哥夫对多种生物DNADNA做做了碱基定量分析了碱基定量分析,发现发现(A+T)/(C+G)(A+T)/(C+G)的比值如下表。结合所学知识的比值如下表。结合所

22、学知识,你认为你认为能得出的结论是能得出的结论是()D DDNADNA来源来源大大肠肠杆菌杆菌小麦小麦鼠鼠猪肝猪肝猪胸腺猪胸腺猪脾猪脾(A+T)/(A+T)/(C+G)(C+G)1.011.011.211.211.211.211.431.431.431.431.431.43A.A.猪的猪的DNADNA结构比大肠杆菌结构比大肠杆菌DNADNA结构更稳定一些结构更稳定一些B.B.小麦和鼠的小麦和鼠的DNADNA所携带的遗传信息相同所携带的遗传信息相同C.C.小麦小麦DNADNA中中(A+T)(A+T)的数量是鼠的数量是鼠DNADNA中中(C+G)(C+G)数量的数量的1.211.21倍倍D.D.同

23、一生物不同组织的同一生物不同组织的DNADNA碱基组成相同碱基组成相同解析解析:由于碱基由于碱基A A与与T T之间有两个氢键之间有两个氢键,而而G G与与C C之间有三个氢键之间有三个氢键,DNA,DNA分子中氢键的数量越多分子中氢键的数量越多,即即(A+T)/(C+G)(A+T)/(C+G)比值越小比值越小,DNA,DNA分子的结构分子的结构越稳定越稳定,因此大肠杆菌的因此大肠杆菌的DNADNA分子结构最稳定分子结构最稳定,A,A项错误项错误;小麦和鼠的小麦和鼠的DNADNA分子中分子中(A+T)/(C+G)(A+T)/(C+G)的比值相同的比值相同,但所携带的遗传信息不同但所携带的遗传信息不同,B,B项项错误错误;小麦中小麦中(A+T)/(C+G)(A+T)/(C+G)的比值为的比值为1.21,1.21,说明小麦中说明小麦中A+TA+T的数量是的数量是小麦中小麦中G+CG+C数量的数量的1.211.21倍倍,但不一定是鼠中但不一定是鼠中G+CG+C数量的数量的1.211.21倍倍,C,C项错项错误误;由表中猪肝、猪胸腺、猪脾的由表中猪肝、猪胸腺、猪脾的(A+T)/(C+G)(A+T)/(C+G)均为均为1.431.43可知碱基可知碱基组成相同组成相同,D,D项正确。项正确。