1、第三章：基因的本质第二节：DNA 分子的结构一个课时知识点一：DNA 双螺旋结构模型的构建导入：上一节课，我们已经证明了 DNA 是主要的遗传物质，但是当时，人们对于 DNA的结构并没有清晰的了解，对于 DNA 分子是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？这些问题更是无法理解。所以对于 DNA 的研究在不断地进行。在对于 DNA 分子结构的研究中，摘取桂冠的是两位年轻的科学家沃森和克里克。提问：他们是如何构建 DNA 双螺旋结构模型的呢？让我们一起来看一下他们研究的历程。阅读 p47-48，思考一下问题：（1）沃森和克里克开始研究 DNA 结构时，科学界对 DNA 已有的认识是什么？（D
2、NA 分子是以 4 种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的长链，呈螺旋结构。）（2）沃森、克里克在前人已有的认识上，采用什么方法研究 DNA 结构？（模型建构。）（3）沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？（a、螺旋结构（三螺旋、双螺旋）：碱基位于外部；b、双螺旋结构：磷酸-脱氧核糖位于外部，碱基位于内部，相同碱基配对；c、双螺旋结构：磷酸-脱氧核糖（骨架）位于外部，碱基 A-T，G-C 配对，位于内部。）教师引导，学生根据资料信息利用模型盒尝试构建 DNA 结构模型知识点二：DNA 分子的结构一DNA 分子的化学组成（复习必修一）由三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（四种）构成四种脱氧核苷酸：腺嘌
3、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DNA 分子的结构总结 DNA 分子双螺旋结构的主要特点：（1）组装一个脱氧核苷酸模型：（注意三种物质的连接位置）（2）组装脱氧核苷酸长链磷酸-脱氧核糖骨架排列在外侧，推测脱氧核苷酸之间通过磷酸-脱氧核糖相互连接（3）构建脱氧核苷酸双链（4）磷酸-脱氧核糖骨架应排列在外侧，而碱基位于双链内部，相同碱基配对。（5） A-T 碱基对与 G-C碱基对具有相同的形状和直径，让让 A 与 T 配对，G 与 C 配对，组成的DNA 分子才具有稳定的直径。（1）两条链反向平行盘旋成双螺旋结构；（2）外侧为脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架；（3
4、）内侧为氢键连接形成的碱基对，以碱基互补配对原则配对。碱基互补配对原则：碱基配对有一定规律，A（腺嘌呤）一定与 T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与 C（胞嘧啶）配对。提问; 在一个 DNA 分子中，那些碱基比例较高，则该 DNA 分子就比较稳定？( C 和 G)从配对中，我们还可以看出：在 DNA 分子双链中，A=T C=G DNA 分子的结构模式图：知识点三：模型构建：制作 DNA 双螺旋结构模型一P50思考问题：1. DNA分子的基本单位只有四种。它的排列顺序如何?说明了什么问题?DNA 中只含有四种脱氧核苷酸，它如何能够储存足够量的遗传信息？（教师在学生思考讨论的基础上进行点拨:DN
5、A分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的，如一个DNA分子的一条链中有150对碱基，它的排列方式有4 150种。实际上构成了DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性(取决于碱基对的排列顺序)。不同的脱氧核苷酸序列代表不同的遗传信息。每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性(特定的碱基排列顺序)。总结:从DNA分子的多样性和特异性说明了世界上的各种生物之间、同种生物不同个体之间表现出干差万别的根本原因。因此，用DNA分子可以起到鉴定生物个体的作用(为了
6、加深对这部分知识的理解和应用,可给学生简介用DNA分子在亲子鉴定和案件的侦破中的作用的例子，这样既活跃了课堂，又激起学生学习的兴趣)。1. DNA 分子是如何维系它的遗传稳定性的？（1） 粗细均匀，螺距相等的规则双螺旋结构（2） 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。（3） 碱基对之间形成氢键，维系双螺旋结构的稳定。（4） 严格按照碱基互补配对原则进行（5） 每个特定的 DNA 分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。三DNA 分子的结构特性小结 DNA 分子的结构特性：多样性：DNA 分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的 DNA 分子也有 4000 个碱基对，可能的排列方
7、式就有 44000 种。特异性：特定的 DNA 分子具有特定的碱基排列顺序。不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。稳定性：DNA 分子双螺旋结构具有相对稳定性知识点四：碱基互补配对原则及计算拓展题：你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。 A T ，G C A + G T + C A + G = T C = 50（ A+T+C+G ） （A+T+C+G）也可以写成以下形式：A+G/T+C=A+C/T+G=T+G/A+C=1关于碱基互补配对原则的其他规律;在双链 DNA 中（注意：单链 DNA 或 DNA 单链中
8、不符合）最基本的公式：A=T G=C。 有下列规律：规律一：DNA 双链中两互补链的碱基数相等，任意两不互补的碱基之和恒等，占 DNA中碱基数的 50%。即：A+G=T+C=A+C=T+G=50% ， （A+G）/（T+C）=（A+C）/（G+T）=1规律二：DNA 双链中的一条单链上（A+G）/（T+C）的值与另一条互补链上（A+G）/（T+C）的值互为倒数关系，在 DNA 双链中此比值为 1。（A+C）/（T+G）的值亦如此。规律三：DNA 双链中，一条单链上（A+T）/（G+C）的值与另一条互补链上（A+T）/（G+C）的值相等，与 DNA 双链中（A+T）/（G+C）的值相等。规律四：
9、一条链中任意两互补碱基之和占该单链的比例等于 DNA 双链中该两种碱基之和占碱基总数的比例。 （G 1+C1）/(G 1+C1+A1+T1)=（G 2+C2）/(G 2+C2+A2+T2)=（G+C）/(G+C+A+T)例 1 从某生物中提取出 DNA 进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46，又知该 DNA 的一条链（H 链）所含的碱基中 28是腺嘌呤，问与 H 链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的（ ）A26% B24% C14 D11【解析】 解此题目时，应先绘出两条链碱基符号，并注明含量，这样非常直观，便于推导和分析来理清解题思路，寻求解决方法。明确 DNA 的两
10、条链中含碱基数目相同，且AT，GC，一条链中的 A、T、G、C 数量等于另一条链中的 T、A、C、G 数量，由此可对方程组解出答案。方法一：假定每条链中有 100 个碱基，则双链 DNA 中（G+C）100246 92（个）（个）， （个）（个）即：A 对占该链全部碱基的 26方法二： （G+C）占双链的 DNA 的 46 （AT）占双链 DNA 的 54（A+T）2 G+C2 占该链的百分数为：即：双链中（A+ T）的百分数等于每条单链的百分数。【答案】 A练一练：1.某 DNA 分子一个单链上（A+G）/（T+C）=0.4，则该 DNA 的另一条单链和整个 DNA 分子中同样的碱基比是（
11、B ）A、0.4 和 0.6 B、2.5 和 1.0 C、0.4 和 0.4 D、0.6 和 1.02.在一个 DNA 分子中，腺瞟呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的 42，若其中一条链中的胞嘧啶占该链碱基总数的 24，胸腺嘧啶占 30，那么在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（ C ）A12%、34% B.21%、24% C. 34%、12% D.58%、30%3. 构成双链 DNA 分子的四种碱基之间的关系，下列哪项因物种而异（ C ）A、（A+C）/（T+G） B、（A+G）/（T+C）C、（A+T）/（G+C） D、A/T 或 G/C4、若 DNA 分子中一条链的碱基摩尔比为 ACGT1
12、1.522.5，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔比为（ B）A 54 B 43 C 32 D 525、由 120 个碱基组成的 DNA 分子片段，可因碱基对组成和序列的不同，而形成具有不同遗传信息的 DNA 分子，其种类数最多可达（C）A.4120 B.1204 C.460 D.604测试题;1脱氧核苷酸的正确组成图示应为图中的 ( )2DNA 分子的基本骨架是 ( )A 磷脂双 分 子 层 B 规 则 的 双 螺 旋 结 构C 脱 氧 核 糖 和 磷 酸 的 交 替 连 接 D 碱 基 间 的 连 接3关于 DNA 分子叙述中，正确的是 ( )ADNA 的两条链极性相同，正向平行的 BD
13、NA 的两条链极性相同，反向平行的CDNA 的两条链极性不同，反向平行的 DDNA 的两条链极性不同，正向平行的4某同学制作的 DNA 双螺旋结构模型中，在一条链中所用碱基模块 ACTG 为1234，则该模型另一条链中上述碱基模块的比应为 ( )A1234 B3412 C1111 D23235DNA 分子结构稳定性最低的时期是 ( )A细胞分裂期 B细胞分裂间期C细胞停止分裂后 D细胞分化成其他组织细胞时6以下所示四个双链 DNA 分子的一条链，其中稳定性最差是 ( )AG-C-T-A-A-A-C-C-T-T-A-C-G 双链 DNA 中 A 占 25%BG-C-T-A-A-C-C-T-T-A
14、-C-G-A 双链 DNA 中 T 占 30%CG-C-A-A-C-C-T-T-A-C-G-T-A 双链 DNA 中 G 占 25%DT-A-A-A-C-C-G-C-T-T-A-C-G 双链 DNA 中 C 占 30%7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 ( )8从某种生物中提取的一个核酸分子，经分析 A 占 a%，G 占 b%，且 a + b=50，C 占20%，腺嘌呤共 150 个，鸟嘌呤共 225 个。则该生物肯定不是 A噬菌体 B酵母菌 C烟草花叶病毒 D蓝细菌(蓝藻)9现 有 一 待 测 核 酸 样 品 ， 经 检 测 后 ， 对 碱 基 个 数 统 计
15、 和 计 算 得 到 下 列 结 果(A T) (G C)1，(AG)(TC)1 根据此结果，该样品 ( )A无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸 B可被确定为双链 DNAC无法被确定是单链 DNA 还是双链 DNA D可被确定为单链 DNA10DNA 分子中一条链的碱基摩尔数之比为 ACGT11.522.5，则其互补链中嘌呤碱基与嘧啶碱基的摩尔数之比为 ( )A54 B43 C32 D3411在 含 有 四 种 碱 基 的 DNA 区 段 中 ， 有 腺 嘌 呤 a 个 ， 占 该 区 段 全 部 碱 基 的 比 例 是 b， 则 ( )Ab0.5 Bb0.5C胞嘧啶为 a(1/2b 1)个
16、 D胞嘧啶为 b(1/2a 1)个12已知某 DNA 分子中，G 与 C 之和占全部碱基总数的 35.8%，其中一条链的 T 与 C 分别占该 链 碱 基 总 数 的 32.9%和 17.1%。 则 在 它 的 互 补 链 中 ， T 和 C 分 别 占 该 链 碱 基 总 数 的 ( )A32.9% 17.1% B17.1% 32.9% C18.7% 31.3% D31.3% 18.7%13沃森与克里克综合当时多位科学家的发现才确立了 DNA 双螺旋模型，两人的默契配合成为科学合作研究的典范，请根据课本故事介绍回答下列问题：(1)DNA 组成单位_，含_种碱基为_。(2)美国科学家威尔金斯和
17、富兰克林提供_，推算出DNA 分子呈_结构(3)美国生物学家鲍林揭示生物大分子结构的方法，即按 X 射线衍射图谱分析的实验数据建立_的方法。(4)奥地利生物化学家查哥夫指出碱基配对原则即_。(5)沃森和克里克借鉴各科学家们的发现，从最初模型中_在外侧，_在内侧，相同碱基配对，到最终_在外侧，构成基本骨架，_在内侧的 A-T、G-C 互补配对的 DNA 双螺旋模型，并于 1962 与_三人获得诺贝尔奖。14大肠杆菌 DNA 分子结构示意图(片段)。请据图 32 回答问题：(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，中文名字分别是_。(3)DNA 分子中
18、 3 和 4 是通过_连接起来的。(4)DNA 被彻底的氧化分解后，能产生含氮废物的是_(用序号表示)(5)已知在 DNA 分子的一条单链中(A+C)/(T+G)=_m，求另一条互补链中这种比例是_这个比例关系在整个 DNA 分子中是_；如果在 DNA 的一条单链中(A+T)/(C+G)=_n，则另一条互补链中这种比例是_这个比例关系在整个 DNA 分子中是_；若 DNA 分子中的一条单链中(A+T)/(A+T+C+G)=K 则另一条互补链中这种比例是_而在整个 DNA 分子中是_。如果 DNA 分 子中 一 条 链 中 的 A 占 15%， 互 补 链 中 的 A 占 25%， 则 整 个
19、DNA 分 子 中 A 占_。15不同生物或生物体不同器官(细胞)的 DNA 分子有关碱基比率如下表：(1)表中可见，不同种生物的 DNA 分子的碱基比率显著不同，这一事实表明，DNA 分子结构具有_。(2)猪或牛的各种组织细胞的 DNA 分子碱基比率大致相同，这一事实表明，DNA 分子结构具有_。(3)牛的肾和肺的 DNA 碱基比率相同，原因是_；但精子与肾或肺的 DNA 碱基比率稍有差异，原因是_。(4)猪或牛的各种器官的组织细胞中 DNA 分子相同，但组织细胞的形态和功能不相同的原因是_。3.2 DNA 分子的结构1D 2C 3C 4B5B 6B 7C 8A 9C 10B 11C 12D13(1)脱氧核苷酸 4 A T G C(2) DNA 的 X 射线衍射图谱 螺旋(3)模型(4)A 与 T G 与C (5)碱基 磷酸、脱氧核糖 磷酸、脱氧核糖交替排列 碱基对 威尔金斯14(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸(2) 2 鸟嘌呤、胞嘧啶(3)氢键 (4)3 与 4 (5)1/m 1 n n k k 20%15(1)特异性 (2)稳定性 (3)由同一受精卵分裂得到的体细胞 精子是减数分裂的产物，虽然 XY 染色体是一对同源染色体，但 X、Y 染色体上的 DNA 分子有差异 (4)DNA 分子中遗传信息的表达有所差异 (基因的选择性表达)
