第2節(jié)DNA分子的結構1．體驗DNA分子雙螺旋結構模型的制作過程，學會制作DNA分子的模型。2．掌握DNA分子的結構特點并會進行相應的堿基計算。(重、難點)DNA雙螺旋結構模型的構建1．構建者美國生物學家沃森和英國物理學家克里克。2．模型構建歷程3．制作模型(1)制作原理：DNA的脫氧核苷酸雙鏈反向平行，磷酸與脫氧核糖交替連接，排列在外側。堿基排列在內側，堿基對通過氫鍵連接，堿基互補配對。(2)制作程序:①制作若干個磷酸、脫氧核糖和堿基②若干個脫氧核苷酸③脫氧核苷酸鏈④DNA分子的平面結構⑤DNA分子立體結構eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：寫出脫氧核苷酸的化學元素組成、結構和種類。提示：脫氧核苷酸的基本組成元素是C、H、O、N、P，每一分子脫氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮堿基和一分子脫氧核糖構成的，由于堿基的不同，脫氧核苷酸有4種。探討eq\a\vs4\al(2)：制作DNA分子的雙螺旋結構模型時，發(fā)現(xiàn)制成的DNA分子的平面結構很像一架“梯子”，那么組成這架“梯子”的“扶手”、“扶手”之間的“階梯”、連接階梯的化學鍵以及遵循的原則依次是什么？提示：磷酸和脫氧核糖、堿基對、氫鍵、堿基互補配對原則。eq\a\vs4\al([思維升華])理清DNA分子結構層次基本組成元素：C、H、O、N、P↓基本組成物質：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基↓基本組成單位：脫氧核苷酸(4種)↓DNA單鏈：脫氧核苷酸鏈↓DNA雙鏈↓空間結構：DNA分子雙螺旋結構1．下列關于威爾金斯、沃森和克里克、富蘭克林、查哥夫等人在DNA分子結構構建方面的突出貢獻的說法中，正確的是()A．威爾金斯和富蘭克林提供了DNA分子的電子顯微鏡圖像B．沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結構模型C．查哥夫提出了A與T配對、C與G配對的正確關系D．富蘭克林和查哥夫發(fā)現(xiàn)A的量等于T的量、C的量等于G的量【解析】根據(jù)發(fā)展史可知，沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結構模型?！敬鸢浮緽2．在制作DNA雙螺旋結構模型時，如圖為兩個脫氧核苷酸的模型，其中圓圈代表磷酸。下列說法中正確的是()【導學號：】A．方形可能代表A、T、C、U四種含氮堿基B．兩個圓圈可用曲別針(代表化學鍵)連接，以形成DNA的單鏈C．曲別針(代表化學鍵)應該連接在一個核苷酸的五邊形和另一個核苷酸的圓圈上D．如果兩個脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側，兩個模型方向相同【解析】方形代表含氮堿基，在DNA中有A、T、C、G四種，沒有U，A錯誤；DNA中一個核苷酸的五邊形和另一個核苷酸的圓圈相連接以形成DNA單鏈，而不是兩個圓圈之間，B錯誤、C正確；兩條DNA單鏈的位置關系是反向平行，D錯誤?！敬鸢浮緾DNA分子的結構識讀DNA分子的平面結構，并填充下面表格中有關內容：基本組成元素C、H、O、N、P組成物質①磷酸，②脫氧核糖，③堿基基本組成單位④脫氧核苷酸，共4種整體結構由兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構結構特點外側由脫氧核糖和磷酸交替連接組成基本骨架內側堿基之間通過氫鍵連接；遵循堿基互補配對原則，即A(腺嘌呤)一定與⑧胸腺嘧啶配對，C(胞嘧啶)一定與⑥鳥嘌呤配對eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：在一個雙鏈DNA分子中，脫氧核糖、磷酸和含氮堿基的數(shù)量比例關系如何？提示：脫氧核糖∶磷酸∶堿基＝1∶1∶1。探討eq\a\vs4\al(2)：已知A—T之間有2個氫鍵，G—C之間有3個氫鍵，有什么特點的DNA分子相對穩(wěn)定？提示：G—C對數(shù)越多，DNA分子越穩(wěn)定。探討eq\a\vs4\al(3)：在整個雙鏈DNA分子中，嘌呤總數(shù)是否等于嘧啶總數(shù)？在DNA分子一條單鏈中呢？提示：整個雙鏈DNA分子中，嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù)，因為A＝T，G＝C，所以A＋G＝T＋C。在DNA分子一條單鏈中，上述關系一般不成立。eq\a\vs4\al([思維升華])1．堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性(1)共性：不因生物種類的不同而不同eq\f(A,T)＝eq\f(T,A)＝1；eq\f(G,C)＝eq\f(C,G)＝1；eq\f(A＋C,T＋G)＝eq\f(A＋G,T＋C)＝1。(2)特異性：eq\f(A＋T,C＋G)的值在不同DNA分子中是不同的，是DNA分子多樣性和特異性的表現(xiàn)。2．DNA分子中堿基的相關計算(1)基本規(guī)則:①堿基互補配對原則為A與T配對，G與C配對。②總的堿基數(shù)量為兩條單鏈的堿基之和。(2)計算規(guī)律規(guī)律一：DNA雙鏈中的兩條互補鏈的堿基數(shù)相等，任意兩個不互補的堿基之和恒等，占堿基總數(shù)的50%，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。結論：DNA中非互補堿基之和總相等。規(guī)律二：DNA雙鏈中的一條單鏈的eq\f(A＋G,T＋C)的值與其互補鏈的eq\f(A＋G,T＋C)的值互為倒數(shù)關系。結論：DNA兩條鏈間非互補堿基和之比互為倒數(shù)。規(guī)律三：DNA雙鏈中，一條單鏈的eq\f(A＋T,G＋C)的值與其互補鏈的eq\f(A＋T,G＋C)的值是相等的，也與整個DNA分子中的eq\f(A＋T,G＋C)的值相等。結論：在同一DNA中，雙鏈和單鏈中互補堿基和之比相等。規(guī)律四：DNA一條鏈中A占的比例為a1，另一條鏈中A占的比例為a2，則整個DNA分子中A占的比例為(a1＋a2)/2。結論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分比數(shù)等于相應堿基占相應單鏈比值和的一半。1．某雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的54%，其中α鏈的堿基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，則β鏈中胞嘧啶占整個DNA分子堿基的比例是()A．13% B．26%C．27% D．28%【解析】整個DNA中的G＋C占整個DNA堿基總數(shù)的54%，則α鏈上的G＋C占該鏈堿基總數(shù)的比例也為54%，又知α鏈中胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)比為28%，則α鏈中G占該鏈的比例為54%－28%＝26%，則與之互補的β鏈中胞嘧啶占β鏈堿基總數(shù)的比例也為26%，而β鏈堿基總數(shù)為雙鏈DNA總堿基數(shù)的一半，由此推出β鏈中胞嘧啶占DNA分子總堿基的比例為：26%/2＝13%?！敬鸢浮緼2．在一個DNA分子的一條鏈上，腺嘌呤比鳥嘌呤多40%，兩者之和占DNA分子上堿基總數(shù)的24%，則這個DNA分子的另一條鏈上，胸腺嘧啶占該鏈上堿基數(shù)目的()【導學號：】A．44% B．24%C．14% D．28%【解析】畫出DNA分子簡圖(如圖所示)。依題意，列出等量關系：(A1－G1)/G1＝40%→A1＝1.4G1①，而在整個DNA分子中：(A1＋G1)/200＝24%→A1＋G1＝48②，聯(lián)立①、②得：A1＝28。整個DNA分子中A1＝T2，因此正確答案是D?！敬鸢浮緿1．如圖表示某同學在制作DNA雙螺旋結構模型時，制作的一條脫氧核苷酸鏈，下列表述不正確的是()A．能表示一個完整脫氧核苷酸的是圖中的a或bB．圖中與每個五碳糖直接相連的堿基只有1個C．相鄰脫氧核苷酸之間通過化學鍵③連接起來D．從堿基上看，缺少的堿基是T【解析】圖中所示a表示的是一個完整的脫氧核苷酸；圖中與五碳糖直接相連的堿基只有1個；③表示的是磷酸二酯鍵，相鄰的脫氧核苷酸通過此鍵相連接；脫氧核苷酸中的堿基共有4種，即A、G、C、T?！敬鸢浮緼2．如圖是一個DNA分子的片段，從圖中不能得到的信息是()A．DNA是雙螺旋結構B．堿基嚴格互補配對C．嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)D．兩條脫氧核苷酸鏈反向平行【解析】由圖示可以看出，DNA是雙螺旋結構，且兩條鏈之間堿基嚴格互補配對，即嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)；從圖中不能看出兩條鏈的方向。【答案】D3．DNA分子的一條單鏈中eq\f(A＋G,T＋C)＝0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是()A．0.4，1 B．2.5，1C．0.4，0.4 D．0.6，1【解析】可直接套用推論：DNA分子的一條單鏈中eq\f(A＋G,T＋C)＝a，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是eq\f(1,a)和1?！敬鸢浮緽4．某DNA分子中，胞嘧啶與鳥嘌呤共占堿基總量的46%，其中一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基總數(shù)的28%，則另一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基總數(shù)的百分比為()A．46% B．26%C．54% D．24%【解析】假設該DNA分子的兩條鏈分別為H鏈和L鏈。根據(jù)堿基互補配對原則，列出：(GH＋CH)%＝(CL＋GL)%＝總(G＋C)%，故GL＋CL＝46%。同理，(AH＋TH)%＝(AL＋TL)%＝總(A＋T)%，即AL＋TL＝54%，AH＝TL＝28%，故AL＝54%－28%＝26%?！敬鸢浮緽5．在一個雙鏈DNA分子中，堿基總數(shù)為m，腺嘌呤堿基數(shù)為n，則下列有關敘述不正確的是()A．脫氧核苷酸數(shù)＝磷酸數(shù)＝堿基總數(shù)＝mB．堿基之間的氫鍵數(shù)為eq\f(3m－2n,2)C．一條鏈中A＋T的數(shù)量為nD．G的數(shù)量為m－n【解析】DNA分子的組成單位是脫氧核苷酸，由1分子磷酸，1分子脫氧核糖與1分子含氮堿基組成；DNA分子中的堿基按照堿基互補配對原則進行配對，其中G與C之間形成3個氫鍵，A與T之間形成2個氫鍵，所以該DNA分子中氫鍵數(shù)為：2n＋eq\f(m－2n,2)×3＝eq\f(3m－2n,2)；該DNA分子中，A＝T＝n，A＋T＝2n，所以一條鏈中A＋T＝n。該DNA分子中G的數(shù)量為eq\f(m－2n,2)＝eq\f(m,2)－n?！敬鸢浮緿

課堂小結：網(wǎng)絡構建核