高中生物 3.2 DNA的分子结构和特点课件 浙科版必修2.ppt

第二节dna的分子结构和特点 概述dna分子结构的主要特点 课标解读1 简述核酸的分子组成 2 概述dna分子结构及其特点 认同多学科合作研究的重要性 3 在进行 活动 制作dna双螺旋结构模型 时 运用建构模型的科学方法 感悟dna双螺旋结构对称 简洁 和谐的科学美 课程标准 1 dna的化学组成 1 基本组成元素 五种元素 2 基本单位 c h o n p 脱氧核苷酸 脱氧核糖 磷酸 4 脱氧核苷酸的种类 碱基种类 鸟嘌呤 g 胞嘧啶 c 种类 脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤 a 胸腺嘧啶 t 腺嘌呤 胸腺 2 dna分子的结构特点 1 整体 由条长链按方式盘旋成结构 2 主链由和交替连接 排列在主链外侧 构成基本骨架 排列在内侧 3 碱基互补配对原则 a 腺嘌呤 一定与配对 一定与c 胞嘧啶 配对 a与t通过个氢键相连 g与c通过个氢键相连 4 卡伽夫法则 在dna分子中 a与t的分子数 g与c的分子数 a g t c 但 a t g c 两 反向平行 脱氧核糖 磷酸基团 碱基 t 胸腺嘧啶 g 鸟嘌呤 三 相等 相等 等于 不一定 等于 双螺旋 两 思维激活1 两个长度相同的双链dna分子 其结构差异体现在哪里 提示体现在碱基对的排列顺序不同 1 基本单位 脱氧核苷酸 如图所示 其中 表示磷酸基团 表示脱氧核糖 表示含氮碱基 构成dna分子的含氮碱基共有4种 即a 腺嘌呤 t 胸腺嘧啶 g 鸟嘌呤 c 胞嘧啶 1 dna分子的结构 2 一条脱氧核苷酸单链中 相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示 一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成新的化学键 磷酸二酯键 相连接 3 两条单链之间形成的碱基对表示如下 4 dna分子形成规则的双螺旋结构 2 制作dna双螺旋结构模型时应注意的问题 1 严格按照实验操作程序 按结构层次从小到大 从简单到复杂依次完成 2 制作磷酸 脱氧核糖和含氮碱基的模型时 注意各分子的大小比例 3 制作含氮碱基模型时 腺嘌呤 a 和胸腺嘧啶 t 的一端应剪成相互吻合的形状 同理 鸟嘌呤 g 和胞嘧啶 c 的一端也应剪成另一种相互吻合的形状 这两种碱基对模型的长度应相等 以保证dna分子中两条平行链之间的距离相等 4 制作脱氧核苷酸长链模型时 要注意三点 两条长链中脱氧核苷酸的个数必须相同 两条长链并排时 必须保证碱基之间能够相互配对 两条长链走向要相反 5 旋转平面结构成立体结构时 如发现某结构部件有扭曲现象 应予以矫正 6 整个制作过程 各零件之间的连接应保持足够的牢固性 以免旋转时零件脱落 特别提醒 在脱氧核苷酸分子中 特别要注意三个小分子之间的连接 其中脱氧核糖的1号碳原子与含氮碱基相连 5号碳原子与磷酸分子相连 dna分子的每条脱氧核苷酸长链中 两个脱氧核苷酸分子间的连接是 一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖上3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的磷酸通过形成磷酸二酯键相连接 3 dna分子的特性 1 稳定性 dna分子的双螺旋结构相对稳定有关的因素主要有以下几点 dna分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定 dna分子中碱基与碱基之间形成氢键 从而维持了双螺旋结构的稳定 dna分子中碱基互补配对的原则严格不变 每个特定的dna分子中碱基对的数量和排列顺序稳定不变 2 多样性 dna分子多样性的决定因素 dna分子中碱基的数量和dna分子中碱基对的排列顺序 3 特异性 不同的dna分子都具有各自的特性 所以dna的多样性也就意味着dna分子的特异性 dna分子的多样性与特异性 从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之间存在差异的原因 4 卡伽夫法则及其应用 1 卡伽夫法则 在dna分子中 a和t的分子数相等 g和c的分子数相等 但a t的量不一定等于g c的量 2 碱基计算的一般规律 规律一 一个双链dna分子中 a t c g a g t c a c g t 即a 嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 各占全部碱基数的50 b 不互补配对的两种碱基之和占全部碱基数的50 c 双链中 不配对的两种碱基之和的比值为1 特别提醒 运用卡伽夫法则解决碱基比例问题时 应注意题中所给的和所求的碱基比例是占dna分子的比例还是占其中一条链的比例 运用卡伽夫法则解决碱基比例问题时 应熟练掌握在双链dna分子中 不配对的两种碱基之和占总数的一半 例1 下图为dna分子结构示意图 对该图的正确描述是 a 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架b 的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c dna分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息d 此图构成一个dna分子 思维导图 深度剖析 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架 由于每个dna分子是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成 故 中的 不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团 中 下方的磷酸基团与 才共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构 dna分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 此图是一个dna片段 答案c 探规寻律dna分子结构模式图信息解读 1 每个dna片段中 游离的磷酸基团有2个 2 之间的数量关系是1 1 1 3 p和 之间的化学键为磷酸二酯键 用限制性核酸内切酶处理可切断 用dna连接酶处理可连接 4 碱基对之间的化学键为氢键 a t对之间形成2个氢键 g c对之间形成3个氢键 氢键可用解旋酶断裂 也可加热断裂 5 若碱基对为n 则氢键数为2n 3n之间 若已知a有m个 则氢键数为3n m 6 每个脱氧核苷酸中 脱氧核糖中1号碳与碱基相连接 5号碳与磷酸相连接 3号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接 如右图 例2 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 a 32 9 和17 1 b 31 3 和18 7 c 18 7 和31 3 d 17 1 和32 9 深度剖析由于整个dna分子中g c 35 8 每条链中g c 35 8 a t 64 2 由于其中一条链中t与c分别占该链碱基总数的32 9 和17 1 由此可以求出该链中 g 18 7 a 31 3 则其互补链中t和c分别占该链碱基总数的31 3 和18 7 答案b 思维导图 1 在dna分子中 两条链是互补的 即形成两个等式a t c g 故在一个dna分子中 给定一种碱基的比例 也便给定了另一互补碱基的比例 所以另一对碱基比例也便知晓 2 在dna分子中 两条链是互补的 存在等式a1 t2 a2 t1 c1 g2 c2 g1 因此 给定某种碱基在一条链上的比例 也便知道了其互补链上互补碱基的比例 利用上述等式关系 便可将一条链的数据关系转变为一个dna分子上的等式关系 探规寻律巧用碱基互补关系 1 概述用同位素标记化合物 让它们一起运动 转移 再用探测仪器进行追踪 用来示踪化学反应的详细过程的方法 2 方法应用用来研究细胞内的元素或化合物的来源 组成 分布和去向等 进而了解细胞的结构和功能 化学物质的变化 反应机理等 同位素标记法的实验应用 技法必备 3 应用分析 1 标记某元素 追踪其转移途径 如用18o标记ho 光合作用只产生18o2 再用18o标记c18o2 光合作用只产生o2 证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于h2o 而不是来自co2 2 标记特征元素 探究化合物的作用 如t2噬菌体侵染细菌的实验中 用32p标记噬菌体的dna 大肠杆菌内发现放射性物质 35s标记蛋白质 大肠杆菌内未发现放射性物质 证明了dna是噬菌体的遗传物质 3 标记特征化合物 探究详细生理过程 研究生物学原理 如用3h标记亮氨酸 探究分泌蛋白的分泌过程 用3h标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸 研究有丝分裂过程中染色体的变化规律 用15n标记dna 证明了dna复制的特点是半保留复制 材料一医学上称疯牛病为牛脑海绵状病 简称bse 患病的牛神经错乱 痴呆 不久就会死亡 该病1985年4月在英国首先发现 之后迅速蔓延 给世界各地带来了巨大的经济损失 材料二人类1996年以后出现的克雅氏症患者平均年龄由以前的近70岁降低到现在的30岁左右 最小的患者年仅十几岁 被称为新克雅氏症 由于新克雅氏症是同绵羊疯痒病 疯牛病一样的海绵状脑病 都是由锯蛋白发生变异引起的 医学家确信 新的 克雅氏症 与 疯牛病 有直接联系 能力展示 材料三通过研究表明 引起疯牛病和新克雅氏症的是一类被称为朊病毒的病原微生物 朊病毒是一类非正常的病毒 它不含有通常病毒所含有的核酸 是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质 又称蛋白质侵染因子 有科学研究者为了研究朊病毒的遗传物质 模仿赫尔希和蔡斯所做的 t2噬菌体侵染细菌的实验 设计了下列实验如下图 实验顺序按1 2 3 4进行 题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞 1 本实验采用的方法是 2 从理论上讲 离心后上清液中 能大量 几乎不能 检测到32p 沉淀物中 能大量 几乎不能 检测到32p 出现上述结果的原因是 3 如果添加试管5 从试管2中提取朊病毒后先加入试管5 同时添加35s标记的 nh4 so4 连续培养一段时间后 再提取朊病毒加入试管3 培养适宜时间后离心 检测放射性应主要位于 中 少量位于 中 原因是 4 本实验验证了朊病毒是 它是一种 的病原微生物 病毒同朊病毒之间的最主要区别是 病毒侵入细胞是向寄主细胞提供 物质 利用寄主细胞的 进行 解析朊病毒不能独立生活 在活细胞内才能增殖 所以要标记朊病毒需先培养带标记的宿主细胞 牛脑组织细胞 再让朊病毒侵染带标记的牛脑组织细胞 完成对朊病毒的标记 因为朊病毒没有核酸 只有蛋白质 蛋白质中含磷量极低 所以2试管中提取的朊病毒几乎不含32p 用35s标记后的朊病毒侵入牛脑组织细胞 少量不能侵染成功 所以放射性主要位于沉淀物中 上清液中含少量放射性 依材料3知 朊病毒是一类非正常的病毒 它不含有通常病毒所含有的核酸 是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质 又称蛋白质侵染因子 完成对 4 的作答 答案 1 同位素标记法 2 几乎不能几乎不能朊病毒不含核酸只含蛋白质 蛋白质中含磷量极低 2试管中提取的朊病毒几乎不含32p 3 沉淀物上清液经试管5中牛脑组织细胞培养出的朊病毒 蛋白质 被35s标记 提取加入试管3后35s随朊病毒侵入到牛脑组织细胞中 因此放射性主要位于沉淀物中 同时会有少量的朊病毒体不能成功侵染细胞 离心后位于上清液中 因此上清液中放射性小 4 蛋白质侵染因子只含蛋白质而不含核酸核酸核苷酸和蛋白质 原料 自身核酸的复制和蛋白质的合成 1 嘉兴高二检测 下列哪项对dna分子的叙述是不正确的 a 若一条链上a与t的数目相等 则另一条链a与t的数目也相等b 若一条链g的数目是c的2倍 则另一条链g的数目是c的0 5倍c 若一条链a t g c 1 2 3 4 则另一条链相应碱基比为2 1 4 3d 若一条链g t 1 2 则另一条链c a 2 1 解析根据dna分子中碱基互补配对原则进行计算 若一条链g t 1 2 则另一条链c a 1 2 答案d 3 现有一待测核酸样品 经检测后 对碱基个数统计和计算得到下列结果 a t g c 1 a g t c 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dnad 可被确定为单链dna 解析此题主要考查dna的结构 在双链dna中 碱基比例的含量符合碱基互补配对原则 单链dna中不符合该原则 双链dna分子中 a t g c 所以 a g t c a c t g 1 a t g c 的碱基比率在特殊情况下等于1 在绝大多数情况下不等于1 在单链dna分子中 a和t g和c之间无对应关系 其 a g t c 的比例在绝大多数情况下不等于1 特殊情况下等于1 所以题干给出的情况无法判断该核酸是单链dna还是双链dna 答案c 4 根据下列dna分子结构模式图回答问题 1