高中生物 第3章 第2节 DNA分子的结构课件 新人教版必修2.ppt

第2节dna分子的结构 基因的本质 1 沃森和克里克创建了dna分子双螺旋结构模型 建构了物理模型 2 dna分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链 两条链按反向平行方式盘旋 这4种脱氧核苷酸分别含有a t c g四种碱基 3 磷酸 脱氧核糖骨架安排在螺旋外部 构成基本骨架 碱基安排在螺旋内部的双链螺旋 4 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 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 5 dna中 a一定与t配对 g一定与c配对 这叫做碱基互补配对原则 dna双螺旋结构模型的构建 1 模型名称 结构模型2 构建者 美国生物学家 和英国物理学家 3 他人经验和成果 dna分子双螺旋 沃森 克里克 知识清单 1 当时科学界已经发现的证据有 组成dna分子的单位是 dna分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的 2 英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的dna的x射线 3 美国生物化学家鲍林揭示 结构的方法 1950年 即按照x射线衍射分析的实验数据建立模型的方法 因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构 以完整的 简明扼要的形象表示出来 为此 沃森和克里克像摆积木一样 用自制的硬纸板构建dna结构模型 脱氧核苷酸 衍射图谱 生物大分子 4 奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果 a 的量总是等于 t 的量 鸟嘌呤 g 的量总是等于胞嘧啶 c 的量这一碱基之间的数量关系 腺嘌呤 胸腺嘧啶 沃森和克里克构建模型的依据是什么 提示 dna分子是由许多个4种脱氧核苷酸连接而成的长链 简称多核苷酸链 这4种脱氧核苷酸分别含有a t c g四种碱基 dna分子是由两条脱氧核苷酸长链 按反向平行方式盘绕成双螺旋结构 基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替排列而形成 中间的碱基严格按碱基互补配对原则 a与t配对 g与c配对 形成碱基对 思想感悟 dna分子的结构 1 结构层次基本组成元素 等 基本组成物质 磷酸 a g c t四种 c h o n p 含氮碱基 脱氧核糖 知识清单 基本组成单位 四种 聚合dna单链 脱氧苷酸长链 两条dna双链 dna 结构 构建者 和克里克记忆诀窍 可用 五 四 三 二 一 记忆 即五种元素 四种碱基对应四种脱氧核苷酸 三种物质 两条长链 一种螺旋 脱氧核糖核苷酸 双螺旋 沃森 2 结构特点 1 双链 2 和 交替连接 排列在外侧 构成 排列在内侧 3 两条链上的碱基通过 连接成碱基对 4 a和t之间形成 个氢键 c和g之间形成 个氢键 故dna分子中 比例高的稳定性强 反向平行 脱氧核糖 磷酸 基本骨架 碱基 氢键 二 三 g c 在整个双链dna分子中 嘌呤总数是否等于嘧啶总数 在dna分子一条单链中呢 提示 根据碱基互补配对原则 a t g c 因此在整个双链dna分子中a g t c 即嘌呤总数 嘧啶总数 而单链一般不成立 思想感悟 dna的结构 1 平面结构图解 2 图解各部分 序号的 含义 1 磷酸 是脱氧核苷酸的重要组成基团 dna分子中绝大部分脱氧核苷酸都连接2个磷酸基团 但1个dna分子中只有2个游离的磷酸 2 磷酸二酯键 是两个脱氧核苷酸相连的化学键 可用限制酶切断 可用dna连接酶或dna聚合酶连接 3 脱氧核糖 是脱氧核苷酸的组成部分 4 碱基 共有4种 分别是a 腺嘌呤 g 鸟嘌呤 t 胸腺嘧啶 c 胞嘧啶 5 碱基对 a与t g与c分别配对 配对遵循碱基互补配对原则 6 氢键 配对的碱基之间通过氢键相连 可用dna解旋酶断裂 也可用高温断裂 碱基at gc之间分别有2个和3个氢键 7 脱氧核苷酸 含有磷酸 脱氧核糖和含氮碱基各1个 是dna的基本组成单位 dna初步水解产物 8 脱氧核苷酸链 两条反向平行的脱氧核苷酸链双螺旋成dna分子 9 dna的内侧 由碱基对按不同的顺序排列而成 决定了dna的特异性和多样性 10 dna的外侧 由脱氧核糖和磷酸交替连接而成 构成dna的基本骨架 特别提醒 1 由于gc碱基对间含三个氢键 at间含两个氢键 因此gc碱基对含量越高 dna越稳定 耐高温的能力越强 2 dna在高温下解旋后 逐渐恢复低温后又恢复螺旋 其遗传信息仍存在 可以体现在肺炎双球菌转化实验中 某学生制作的以下碱基对模型中 正确的是 解析 解答本题的关键是熟悉dna分子的结构 根据dna分子结构 两条链反向平行 的特点 可判断出选项b正确 答案 b 技巧归纳 dna分子的结构特点 1 稳定性原因 dna分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成精细均匀 螺距相等的规则双螺旋结构 dna分子中脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧 构成基本骨架 dna分子双螺旋结构的中间为碱基对 碱基之间形成氢键 从而维持双螺旋结构的稳定 dna分子之间碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对 2 多样性原因 dna分子中碱基对的排列顺序多种多样 3 特异性原因 每种生物的dna分子都有特定的碱基排列顺序 1 如下图是dna分子结构模式图 请据图回答下列问题 跟踪训练 1 组成dna的基本单位是 2 图中1 2 6的名称依次为1 2 6 3 图中8示意的是 在双链dna分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为 4 由于解旋酶的作用使 断裂 两条扭成螺旋的双链解开 若4是胞嘧啶 则3是 5 上述dna分子彻底水解得到的产物是 a 脱氧核糖 核糖和磷酸b 脱氧核糖 碱基和磷酸c 核糖 碱基和磷酸d 核糖核苷酸 碱基和磷酸 6 基因d与d的根本区别是 a 基因d能控制显性性状 基因d能控制隐性性状b 基因d 基因d所含的脱氧核苷酸种类不同c 4种脱氧核苷酸的排列顺序不同d 在染色体上的位置不同 7 如下图 两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连 其中正确的是 8 从生物 适应的相对性 基因突变的低频性 可见 dna作为遗传物质其分子结构具有 性 答案 1 5脱氧核苷酸 2 磷酸 基团 脱氧核糖碱基对 3 一条脱氧核苷酸链的片段嘌呤数 嘧啶数 a g t c 4 7氢键鸟嘌呤 5 b 6 c 7 b 8 稳定 双链dna分子中的碱基数量关系 1 dna分子中两条单链上碱基总数相等 在整个dna分子中a t g c 2 dna分子两条链之间存在着a1 t2 t1 a2 g1 c2 c1 g2的关系 3 互补碱基之和的比值 即 在已知链 互补链和整个dna分子中相等 4 互补碱基所占比例a1 t1在a链中所占的比例等于a2 t2在b链中所占的比例 等于a1 t1 a2 t2在整个dna分子中所占的比例 说明 碱基比例与双链dna分子的共性及特异性 共性 不因生物种类的不同而不同 特异性 的比值在不同dna分子中是不同的 是dna分子多样性和特异性的表现 特别提醒 1 dna组成单位是四种脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸 其结构及连接方式如下 2 若某dna分子中有n个碱基对 则排列顺序有4n种 其中n代表碱基对数 3 在运用碱基互补配对原则进行计算时 是针对双链dna分子而言的 不适用于单链dna分子 从某生物组织提取的dna成分中 鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46 已知1号链的碱基中28 是腺嘌呤 22 是胞嘧啶 1 全部碱基中腺嘌呤占 2 与1号链相对应的2号链中 腺嘌呤占该链全部碱基的 分析 由题干可得知 整个分子中g c 46 1号链中a1 28 c1 22 解答本题时 应画出dna分子的简图 标出各类碱基及所占的比例 再灵活运用 g c 或 a t 的整个分子和单链中所占的比例相等进行求解 解析 先根据题干画出dna分子简图如下 1 因为g c占全部碱基 a t g c 的46 所以a t 1 46 54 又因为a t 所以a t 27 2 因为1号链上a1占28 所以a1占全部碱基的28 2 14 由 1 题可知 整个分子中a占全部碱基的27 所以a2占全部碱基的27 14 13 所以a2占2号链的13 2 26 答案 1 27 2 26技巧归纳 解答此类问题要分三步进行分析 1 搞清题中所给和所求的碱基比例是占整个dna分子的碱基比例 还是占dna分子一条链的碱基比例 2 画一个dna分子的模式图 并在图中标出已知的和所要求的碱基 3 根据碱基互补配对原则及其有关规律进行计算 2 2013年广东实验中学高一检测 下图为真核细胞内某基因结构示意图 共由1000对脱氧核苷酸组成 其中碱基a占20 下列说法正确的是 跟踪训练 a 该基因一定存在于细胞核内染色体dna上 b 该基因的一条脱氧核苷酸链中c 解旋酶只作用于 部位 限制性内切酶只作用于 部位 d 该基因复制3次 则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个答案 b 蚕豆根尖细胞在含3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期 然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期 其染色体的放射性标记分布情况是 a 每条染色体的两条单体都被标记b 每条染色体中都只有一条单体被标记c 只有半数的染色体中一条单体被标记d 每条染色体的两条单体都不被标记 正确解答 选b 常见错误 错选a或c项 错因分析 错选a项或c项的具体分析如下 课题 设计型实验题的解题思路与方法基础理论 1 解题思路 1 准确把握实验目的 明确实验要解决的 生物学事实 是什么 要解决该 生物学事实 的哪一方面 2 明确实验原理 分析实验所依据的科学原理是什么 涉及的生物学及相关学科的方法和原理有哪些 3 确定实验变量 设置对照实验 找出自变量和因变量 确定实验研究的因素以及影响本实验的无关变量 构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段 4 确定实验方法 根据实验目的和所提供的材料来确定 5 设计合理的实验装置和实验步骤 严格遵循实验设计原则 根据实验原理以及在充分考虑提供的实验材料 用具的基础上 根据设计要求 设计实验装置和步骤 得出预期实验结果和结论 2 实验设计时的一般步骤 1 取材 分组 编号 取材时要注意数量和生理及发育状态相同 用具要相同等 即无关变量要相同且适宜 不影响实验结果 2 变量处理 根据单一变量原则和对照原则 对不同组别进行变量处理 以引起不同的实验结果来实现实验目的 3 根据需要可进行进一步相同处理 其他因素相同且最适的继续处理 4 检测 观察 统计 比较 必须找出具体的观察和记录对象 观察 记录 统计 比较实验数据和现象 1952年 赫尔希和蔡斯利用同位素标记 完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验 下图是实验的部分过程 典例剖析 1 写出以上实验的部分操作过程 第一步 用35s标记噬菌体的蛋白质外壳 如何实现对噬菌体的标记 请简要说明实验的设计方法和这样设计的理由 第二步 2 以上实验结果说明 3 sars病原体 冠状病毒 侵染人体细胞的过程类似于噬菌体侵染细菌 结合上述实验过程及现象 请提出一种获得sars疫苗 蛋白质外壳 的新途径 4 噬菌体侵染细菌之后 合成新的噬菌体蛋白质外壳需要 a 细菌的dna及其氨基酸b 噬菌体的dna及其氨基酸c 噬菌体的dna和细菌的氨基酸d 细菌的dna及其噬菌体的氨基酸 5 用紫外线处理大肠杆菌可诱导产生对t2噬菌体有抗性的大肠杆菌 这种抗性的产生与其细胞膜上的蛋白质发生变化有关 下图简要示意处理的方法 在紫外线作用下 细菌的膜蛋白质改变的根本原因是导致dna分子中 的排列顺序发生改变引起的 如何将图中抗t2噬菌体菌株从混合菌株中筛选出来 解析 由于噬菌体营寄生生活 不能在普通培养基中生存 因此 需要先将细菌用同位素标记 然后让噬菌体去侵染细菌 使噬菌体获得标记 在细菌细胞中 噬菌体的dna利用细菌的氨基酸合成噬菌体的蛋白质外壳 抗t2噬菌体菌株的产生是由于膜蛋白的改变引起 而蛋白质的合成最终受dna 基因 控制 故dna分子中碱基对顺序发生改变 导致蛋白质分子结构改变 要筛选出抗t2噬菌体的细菌 就必须用t2噬菌体去侵染 只有抗性的细菌才能生存 答案 1 先将细菌培养在含35s的培养基上 然后用噬菌体去侵染被35s标记的细菌 因为噬菌体营寄生生活第二步 用35s标记的噬菌体与细菌混合 2 噬菌体的蛋白质外壳没有进入到细菌体内 3 动物细胞培养 冠状病毒侵染 搅拌离心 从上清液中提取出蛋白质外壳 4 c 5 碱基对 用t2噬菌体侵染混合菌株 在适宜的条件下培养一段时间 能形成菌落的就是抗t2噬菌体菌株 一 单项选择题1 下列哪项与dna分子的空间结构直接相关 a 构成dna分子的脱氧核苷酸种类b 脱氧核苷酸链上碱基数的多少c 脱氧核苷酸链之间的碱基连接方式d 脱氧核苷酸链上碱基排列顺序 d 水平测试 2 dna分子的碱基种类是固定不变的 但各种碱基的数目却因生物种类而异 下列比例关系中 因生物种类而不同的是 a a c t gb g c a tc a g t cd a t和g c b 3 某生物dna分子基因a的一条链中 c t a g 0 8 基因b的一条链中 t a g c 1 25 那么 它们的互补链中相应的碱基比例分别是 a 0 8和1 25b 1 25和0 8c 都是1 25d 都是0 8 c 4 dna分子具有多样性和特异性是由于dna a 碱基对的排列顺序不同b 相对分子量很大c 主链的磷酸与脱氧核糖的排列顺序是不变的d 具有独特的双螺旋结构 a 5 一个dna分子的一条链上 腺嘌呤比鸟嘌呤多40 两者之和占dna分子碱基总数的24 则这个dna分子的另一条链上 胸腺嘧啶占该碱基数目的 a 44 b 24 c 14 d 28 a 二 多项选择题6 有关生物科学发现的叙述正确的是 a 孟德尔运用假说 演译法发现了遗传的基本规律b 沃森和克里克构建物理模型发现了dna的双螺旋结构c 卡尔文运用同位素标记法探明了光合作用暗反应中碳的转移途径d 萨顿运用类比推理法发现了基因位于染色体上 abc 7 下列说法正确的是 a 嗜热细菌的遗传物质一定是dnab 基因在细胞中总是成对存在的c 若一双链dna中的a t 40 则a g 60 d 孟德尔发现遗传定律运用了假说 演绎法 ad 8 小麦体内的遗传物质彻底水解后 可以得到的是 a 四种脱氧核苷酸b 磷酸 脱氧核糖c 四种碱基d 五种碱基 bc 一 选择题1 为了形象而概括地反映dna分子结构的共同特征 生物小组最好采取的方法是 a 建立概念模型b 电子显微镜观察c 建立数学模型d 建立物理模型 d 素能提升 2 2013年广东执信中学高一检测 下图表示大肠杆菌的dna复制示意图 如果是单起点单向复制 按正常的子链延伸速度 此dna分子复制约需30s 而实际上复制从开始到结束只需约16s 据图分析 下列说法不正确的是 a 甲 乙 的场所与真核生物的dna分子复制场所不同 b 实际复制的时间之所以减半 是由于该dna分子是从两个起点同时进行复制的 c 把甲放在含的培养液中复制三代 子代中含 的dna占100 d 如果甲中碱基a占20 那么其子代dna中碱基g的比例为30 答案 b 3 下列物质或结构中含胸腺嘧啶 t 的是 a dna聚合酶b 烟草花叶病毒c atpd 线粒体 d 4 某同学在构建dna分子模型时 想用不同的几何图形代表核苷酸的三个不同组成部分 那么该同学组建的dna分子模型中共有多少种不同的几何图形 a 五种b 六种c 七种d 八种 b 5 在dna分子的一条单链中相邻的碱基a与t的连接是通过 a 肽键b 磷酸 脱氧核糖 磷酸 c 氢键d 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 d 6 在下列四种化合物的化学组成中 大圆圈中所对应的含义最接近的是 b 7 若在一双链dna分子中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44 在其中的一条链中a和c分别占该链碱基数的22 和30 那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为 a 34 14 b 22 30 c 14 34 d 20 28 a 8 2012年江苏卷 人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程 下列有关叙述正确的是 a 孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质b 噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力 c 沃森和克里克提出在dna双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数 d 烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是rna b 9 双选 1953年 沃森和克里克建立了dna分子的结构模型 两位科学家于1962年获得诺贝尔生理学或医学奖 关于dna分子双螺旋结构的特点 叙述错误的是 a dna分子由两条反向平行的链组成b 脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在