2023-2024学年 人教版 必修二 DNA的结构 学案.docx

第2节DNA的结构学习目标核心素养1 .概述科学家构建DNA模型的研究历程2 .概述DNA的双螺旋结构模型的特点3 .依据DNA的结构特点，分析并掌握DNA结构的相关计算1 .生命观念：DNA的双螺旋结构决定了DNA的稳定性，而稳定的结构适于储存遗传物质，体现了结构与功能观2 .科学思维：DNA结构模型的构建，不仅有利于学生科学思维的发展，也体现了DNA结构的认识发展过程同样是科学逻辑推理的过程；制作DNA双螺旋结构模型有利于培养学生构建模型的科学思维能力3 .科学探究：DNA结构模型的构建可以提高学生的探究能力、合作能力和动手能力4 .社会责任：在DNA结构的认识过程中，充分体现了科学家们交流合作、崇尚真理的科学精神知识梳理归纳总结知识点1DNA双螺旋结构模型的构建1.构建者美国生物学家回!沃森和英国物理学家阿克里克。2.构建过程DNA是以4种啜I脱辄核地为单位连接而成的长链威尔金斯和富兰克林提供的EDA衍射图谱沃森和克里克都被否定INA呈螺旋结构I搭建了很多种不同的蚓鳏姓I和三螺旋结构模型J杳哥夫提出DNA中碱基数址关系：f愿IA的母等于T的tG的址等于C的址沃森和克里克提出双螺旋结构：脱氧核糖一磷酸骨架在外部.曲联在内部.A与国工配对.G与画C配对.DNA两条链的方向是®ItH反的3.意义：是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。深入思考DNA的结构模型属于什么模型？提示：物理模型。知识点2DNA的结构1 .组成元素：画C、H、0、N、P。2 .基本单位：回脱氧核本酸(4种)。(1)组成：每个脱氧核苗酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子画盒氮碱基构成,共有四种碱基，分别为A画腺瞟吟、T网胸腺喀碇、G画鸟喋唆、C画胞口密口定。(2)分子结构脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作画工£,与磷酸基团相连的碳叫作画5z-Co3 .DNA结构：双螺旋结构。(I)DNA的结构模式图>>>J-JoJo&:-1:DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的回!磷酸基团,这一端称作5。端，另一端有一个11l羟基(一OH),称作3。端。DNA的两条单链走向的相反,从双链的一端起始，一条单链是从间的端到T-端的,另一条单链则是从同端到5，-端的。(2)结构特点DNA是由回两条单链组成的，这两条链按1同反向平行方式盘旋成同双螺旋结构。DNA中的网脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧，构成回基本骨架;国碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：固A与T配对，国G与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作画碱基互补配对原则。I深入思考1 .在双链DNA中，一个磷酸与几个脱氧核糖相连？一个脱氧核糖与几个磷酸相连？提示：一个或两个；一个或两个。2 .一条脱氧核昔酸链上相邻的两个碱基通过什么相连？提示：脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖。知识点3制作DNA双螺旋结构模型及DNA相关计算1 .制作DNA双螺旋结构模型的过程(1)组装脱氧核苔酸模型：利用材料制作若干个面!脱氧核糖、磷酸和碱基,组装成若干个脱氧核苗酸。(2)制作多核苗酸长链模型：将若干个脱氧核苗酸依次穿起来，组成两条多核苔酸长链。注意两条长链的单核昔酸数目必须画相笠，碱基之间能够画互补配对。(3)制作DNA平面结构模型：按照两碱基互补配对的原则,将两条多核昔酸长链互相连接起来，注意两条链的方向厨相反。(4)制作DNA的立体结构(双螺旋结构)模型：把DNA平面结构旋转，即可得到一个DNA的双螺旋结构模型。2 .DNA相关计算A1T1G1C112-分析上图可得出以下规律(I)DNA双链中互补的两个碱基数量画相笠，EPA=T,C=画G。(2)DNA双链中，两个不互补的碱基之和占碱基总数的比值画相笠，并为碱基总数的画;，即(A+G)(A+G+T+C)=(T+C)(A+G+T+C)=(A+C)(A+G+T+C)=(T+G)(A+G+T+C)=110(3)一条链中互补的两碱基的和占该单链的比回等王其互补链中这两碱基的和占互补链的比，的等于DNA双链中这两种碱基的和占碱基总数的比例,Ai+TiA2+T2A+TAi+Ti+Ci+GiA2+T2+C2+G2A+T+C+G,C+GA+T+C+GoCi+GiC2+G2Ai+Ti+Ci+GiA2+T2+C2+G2(4)若一条链中(Al+G)(T+C)=K,则另一条链中(A2+G2)(T2+C2)=回，。IXA+T不同DNA,犀正值一般不同。深入思考AT1G1C1-111'/DNA:6WW琛结合上图分析，DNA中，以下碱基关系哪些是一定成立的？Al=TI、A?=T2sCi=GkC2=G2Al=T2、A?=TI>CI=G2、C2=GiA=TxC=GAi+TiCi÷GiA2+T2A+TC2+G2C+GA+T=C÷GA+GiT2+C2A+GT+C-A2+G2T÷C提示：。A+G=T+C课堂小结学习目标自主检测1 .（目标I）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之-O下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（）赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱查哥夫发现的DNA中瞟吟含量与噜碇含量相等沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制B.A.C.D.答案B解析赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，错误；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，正确;查哥夫发现的DNA中瞟吟含量与!密碇含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，构建出科学的模型，正确；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在构建DNA双螺旋结构模型之后提出的，错误。2 .（目标2）下列有关真核细胞中核DNA的说法，错误的是（）A.双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团B. DNA中一个脱氧核糖一般能与两个磷酸基团相连C. DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构D.一条脱氧核苗酸链中，相邻的A、T碱基以氢键连接答案D解析DNA中只有3。端的脱氧核糖和一个磷酸基团相连，其余都是与两个磷酸基团相连，B正确；一条脱氧核昔酸链中，相邻的AsT碱基以“脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖”连接，D错误。3.（目标3）双链DNA分子中，腺瞟吟与胸腺）密碇之和占全部碱基的比例为M,其中一条链上腺瞟吟占该链全部碱基的比例为N,则互补链中腺瞟吟占整个DNA分子碱基的比例为（）A.（M-N）/2B.M-NC.（M-V）（1-AOD.M-NrI答案A解析在双链DNA分子中，互补碱基之和在任意一条链及整个双链DNA分子中所占比例都相等。A+T占双链DNA分子全部碱基的比例为M,在DNA两条单链中，A1+ThA2+T2占DNA单链全部碱基的比例也为M,其中一条链上腺瞟吟（Al）占该链全部碱基的比例为N,则Ti占该链全部碱基的比例为M-N,由于A2=T,互补链中腺瞟吟（A2）占该链全部碱基的比例也为M-N,则互补链中腺瞟吟占整个DNA分子碱基的比例为（M-M/2,A正确。4.（不定项）（目标2）如图是DNA分子结构模式图。下列相关叙述中正确的A. DNA分子中碱基对6比例越高，则DNA的热稳定性也越高B. 5是腺瞟吟脱氧核苦酸或胸腺口密碇脱氧核苗酸C. 8是脱氧核苜酸链的局部，其基本骨架是由1和2交替连接而成D. 3和4之间是通过7连接的，1和2之间不含有7答案ABCD解析DNA分子中所含的氢键越多，稳定性越高，6是G-C碱基对，其中含有三个氢键，所以DNA分子中碱基对6的比例越高，则DNA的热稳定性也越高，A正确；由于5处对应的碱基对含有两个氢键，可推测5的碱基是腺瞟吟或胸腺嚓碇，所以5的名称是腺瞟吟脱氧核苗酸或胸腺嚓碇脱氧核苜酸，B正确；8是脱氧核苗酸链的局部，脱氧核昔酸链的基本骨架是由1磷酸和2脱氧核糖交替连接而成，C正确；1和2之间的化学键不是7氢键，D正确。5.（目标2）如图是DNA（片段）结构模式图，请据图回答下列问题：DA双链的一部分(1)若以同位素-N标记该DNA,则(填标号，从中选择)结构中将出现15No(2)写出以下碱基的名称：,o(3)DNA的基本组成单位是脱氧核苦酸。上图中，能够构成一个脱氧核昔酸的序号组成是,其名称是o(4)上述结构模式图中，一条DNA单链片段的序列是5，AGCT3、则它的互补链的序列是oa.5,TCGA-3,b.5'AGCT-3,c.5,UGCT-3,(5)DNA的基本骨架由形成。答案(2)腺瞟吟胸腺口密口定(3)胞Il密碇脱氧核苗酸(4)b(5)磷酸和脱氧核糖交替连接解析(1)由题图分析可知，表示磷酸基团，由H、。、P3种元素组成；表示脱氧核糖，由C、H、03种元素组成；表示含氮碱基，含有N元素，故若以同位素标记该DNA,则结构中将出现外。(2)题图中和碱基的名称分别是腺n票吟、胸腺喀碇。(3)DNA的基本组成单位是脱氧核苔酸，一个脱氧核苔酸分子是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基构成的，并且脱氧核糖的KC与碱基相连，5'C与磷酸基团相连，所以题图中，能够构成一个基本单位脱氧核昔酸的序号组成是，其名称是胞嘴咤脱氧核昔酸。(4)DNA两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，两条链上的碱基按照碱基互补配对的原则，通过氢键的作用形成碱基对，若一条DNA单链片段的序列是5，一AGCT3，则它的互补链的序列是5，一AGCT3-故选b。重难突破易错攻克题型一DNA的结构分析例1某研究小组用如图所示的6种卡片，脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、碱基对之间的连接物（代表氢键）若干，成功搭建了一个完整的DNA结构模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确的是（）©2）QEDDEA.碱基对之间的连接物（代表氢键）有24个B.代表胞口密碇的卡片有4个C.脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个D.理论上能搭建出本。种不同的DNA模型解题分析DNA中A与T配对，它们之间有2个氢键，G与C配对，它们之间有3个氢键，则碱基对之间的连接物（代表氢键）有4x2+6x3=26个，A错误；由于DNA中G=C,模型中有6个G,因此代表胞口密咤（C）的卡片有6个，B错误；该DNA片段中，脱氧核昔酸数二脱氧核糖数=磷酸数=碱基数=20,除每条链3。端的脱氧核糖需要1个连接物外，其他的脱氧核糖需要2个连接物,故该DNA片段需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物有20x2-2=38个，C正确;该DNA片段在各种碱基比例不确定的情况下，共有4=4°种（为碱基对数）碱基排列方式，而该DNA上的碱基比例已确定，因此理论上能搭建出的DNA模型少于4°种，D错误。答案C例2eccDNA是一类独立于染色体外的环状DNA分子，与染色体结构相比，呈环状，较稳定，如图为eccDNA的结构示意图。下列叙述错误的是（）A.该DNA分子中喋吟碱基数等于口密口定碱基数B.该DNA分子中每个脱氧核糖都和两个磷酸分子相连C.脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧构成该DNA的骨架D.该DNA分子5,一端有游离的磷酸基团，3'一端有羟基解题分析此DNA分子是双链，双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，且互补配对的碱基数目彼此相等，即A=T,C=G,因此双链DNA所含的瞟吟碱基数量等于噌碇碱基数量，A正确；此DNA分子是环状，脱氧核苔酸首尾相连，所以该DNA分子中每个脱氧核糖都和两个磷酸分子相连，B正确;此DNA分子是双链，每个双链DNA分子中都是脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，C正确；此DNA分子呈环状，脱氧核苔酸首尾相连，因此该DNA分子5，一端没有游离的磷酸基团，3'-端没有羟基，D错误。答案D例3（不定项）1962年，美国生物学家沃森、英国物理学家出身的克里克和英国物理学家威尔金斯因为核酸的分子结构一脱氧核糖核酸的一个结构模型共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。如图是DNA分子结构模式图，下列叙述不正确的是（）5'3'12A.图中2链上从3至J5，碱基排列顺序是一ACGTCAG一B.图中3是一个鸟嘿吟脱氧核苗酸C.图中4部位的碳与磷酸基团相连，为3，CD.此类DNA分子的碱基（A+T）（G+C）都是1解题分析脱氧核苗酸的磷酸基团连接在脱氧核糖的5，C上，故图中3不是鸟喋吟脱氧核苗酸，4部位的碳与磷酸基团相连，为5,-CiBsC错误；不同A+T生物的DNA分子中有:不比值一般不同，该比值体现了不同生物DNA分子的特异性，D错误。答案BCD题型二DNA结构的有关计算例4双链DNA分子的一个片段中，含有腺口票吟520个，占碱基总数20%,则这个片段中含胞喀咤（）A.350个B.420个C.520个D.780个解题分析由题意知，腺瞟吟A是520个，占碱基总数的20%,因此该DNA分子中碱基总数是520÷20%=2600（个），胞喑咤C的数量是（2600-520x2）"=780（个）。答案D例5DNA的一条单链中(A+G)(T+C)=0.4o上述比例在其互补单链和整个DNA中分别为()A.0.4、0.6B,2.5、1.0C.0.4、0.4D.0.6、1.0解题分析根据碱基互补配对原则，在整个DNA中，因为A=T、G=C,所以(A+G)(T+C)比值为1.0。在双链DNA中，一条链上的(A+G)(T+C)与另一条链上(A+G)(T+C)互为倒数，因而互补链中(A÷G)(T+C)=2.5o答案B技法提升解答碱基计算题目的三个步骤第一步：搞清题中所给出的碱基数或碱基数的和是占单链的比例还是双链的比例，所求的是占整个DNA的比例还是占其中一条链的比例。第二步：画出一个DNA模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及有关规律进行计算。