高中生物 第四章 遗传的分子基础 第15课时 DNA分子的结构和复制(Ⅰ)课件 苏教版必修2.ppt

遗传的分子基础 1 阅读教材p67 了解dna双螺旋结构模型的构建过程 2 结合教材p68和相关模型 概述dna分子的双螺旋结构模型的特点 3 结合教材p69制作dna双螺旋结构模型 理解dna分子的结构特点并掌握有关的计算规律 目标导读 dna分子的双螺旋结构模型的特点及其相关计算 重难点击 一dna分子的结构 二设计和制作dna分子双螺旋结构模型 当堂检测 dna分子的结构和复制 三有关dna分子结构的计算 1 解开dna分子结构之谜20世纪30 50年代 许多科学家对dna分子结构进行了深入的研究 结合教材 了解科学家们的探索历程 一dna分子的结构 不对称 胸腺嘧啶 t 胞嘧啶 c 螺旋 一条 链 双螺旋结构 2 dna分子的结构层次依据上述科学家的探索完善下图图解 探究dna分子的结构层次 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 np 脱氧核苷酸 3 dna分子的结构 1 写出上图中各部分的名称 2 从图中可以看出 和a配对的一定是 和g配对的一定是 碱基对之间靠连接 其中 a t之间形成个氢键 g c之间形成个氢键 胸腺嘧啶 t 脱氧核糖 磷酸 碱基对 腺嘌呤 a 鸟嘌呤 g 胞嘧 啶 c t c 氢键 2 3 含g c碱基对多的dna分子稳定性高 小贴士 4 双螺旋结构的特点 1 dna分子是由链构成的 这两条链按照的方式盘旋成双螺旋结构 2 dna分子中的交替连接 排列在双螺旋的外侧 构成基本骨架 排列在内侧 两条 反向平行 脱氧核糖和磷酸 碱基 3 两条链上的碱基通过连接成碱基对 碱基配对的规律是 与t配对 与c配对 碱基之间的这种一一对应关系 叫做原则 氢键 a g 碱基互补配对 1 相邻碱基之间的连接方式 两条链之间 以氢键相连 形成碱基对 一条单链上 以 碱基 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 碱基 相连 小贴士 2 每条链中 脱氧核苷酸分子之间的连接 即一个脱氧核苷酸分子中脱氧核糖上的1号碳原子与碱基相连 3号碳原子与另一个脱氧核苷酸上的磷酸通过化学键磷酸二酯键相连 3 两条链的方向 相反 可由脱氧核糖的方向进行判断 4 每个dna片段中有2个游离的磷酸基团 分别在2条链的其中一端 即5 端 归纳提炼 dna结构的 五 四 三 二 一 记忆五种元素 c h o n p 四种碱基 a g c t 相应地有四种脱氧核苷酸 三种物质 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 两条长链 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋 规则的双螺旋结构 活学活用 1 如图为dna分子的平面结构 虚线表示碱基间的氢键 请据图回答下列问题 1 从主链上看 两条单链平行 从碱基关系看 两条单链 2 和相间排列 构成了dna分子的基本骨架 3 图中有种碱基 种碱基对 4 含有200个碱基的某dna片段中碱基间的氢键共有260个 请回答 该dna片段中共有腺嘌呤个 c和g构成的碱基对共对 在dna分子稳定性的比较中 碱基对的比例越高 dna分子稳定性越高 问题导析 1 dna分子两条链按平行方式盘旋成双螺旋结构 在外侧和交替连接 构成基本骨架 2 dna分子中含有200个碱基 也就是100个碱基对 如果碱基对之间全为两个氢键 则氢键个数应为个 实际氢键个数为260个 多出个 应为g c碱基对的个数 反向 脱氧核糖 磷酸 200 60 解析 1 从主链上看 两条单链是反向平行的 从碱基关系看 两条单链遵循碱基互补配对原则 2 脱氧核糖与磷酸交替连接 排列在外侧 构成dna分子的基本骨架 3 图中涉及到4种碱基 4种碱基之间的配对方式有两种 但碱基对的种类有4种 即a t t a g c c g 4 假设该dna片段只有a t两种碱基 则200个碱基 100个碱基对 含有200个氢键 而实际上有260个氢键 即g c或c g碱基对共60个 所以该dna中腺嘌呤数为 200 2 60 2 40 个 c和g共60对 由于g与c之间有三个氢键 a与t之间有两个氢键 因此 g与c构成的碱基对的比例越高 dna分子稳定性越高 答案 1 反向碱基互补配对 2 脱氧核糖磷酸 3 44 4 4060 g与c 二设计和制作dna分子双螺旋结构模型 根据dna分子的结构特点 制作dna分子的双螺旋结构模型 并完成下面的问题 1 材料用具硬塑方框2个 长约10cm 细铁丝2根 长约0 5m 球形塑料片 代表 若干 双层五边形塑料片 代表 若干 4种不同颜色的长方形塑料片 代表 若干 粗铁丝2根 长约10cm 订书钉 磷酸 脱氧核糖 4种不同碱基 2 方法步骤 1 制作脱氧核苷酸模型 按照每个的结构组成 挑选模型零件 组装成若干个脱氧核苷酸 2 制作多核苷酸长链模型 按照一定的碱基排列顺序 将若干个脱氧核苷酸依次穿起来 组成一条多核苷酸长链 在组装另一条多核苷酸长链时 方法相同 但要注意两点 脱氧核苷酸 一是两条长链的单核苷酸数目必须 二是两条长链并排时 必须保证碱基之间能够 不能随意组装 这是实验成败的关键所在 3 制作dna分子平面结构模型 按照碱基的原则 将两条多核苷酸长链互相连接起来 相同 相互配对 互补配对 4 制作dna分子的立体结构 双螺旋结构 模型 把dna分子平面结构一下 即可得到一个dna分子的双螺旋结构模型 旋转 3 通过统计全班同学制得的模型 观察模型思考dna分子的特征 1 制得的不同的dna分子中脱氧核苷酸的数目有差异 排列顺序多种多样 说明dna分子具有 2 每一种dna分子都有特定的碱基对排列顺序 说明dna分子具有 多样性 特异性 3 通过模型观察发现 位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的 不会改变 两条链间的碱基互补配对方式稳定不变 总是a与t g与c配对 碱基对及其侧链基团对维持dna分子的空间结构的稳定有着重要的作用 上述两点说明dna分子在空间结构上是稳定的 dna分子具有 稳定性 归纳提炼 1 构成dna分子的碱基只有4种 配对方式只有2种 但是碱基对的数目却可以成千上万 形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化 从而构成了dna分子的多样性 2 每个特定的dna分子都有特定的碱基排列顺序 而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段就代表了遗传信息 所以每个特定的dna分子中都储存着特定的遗传信息 因此这种特定的碱基排列顺序就构成了dna分子的特异性 3 dna分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础 生物界多样性的直接原因是蛋白质的多样性 生物界多样性的根本原因是基因的多样性 2 如图为dna分子结构示意图 对该图的正确描述是 活学活用 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 当dna复制时 是磷酸二酯键d dna分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 问题导析 1 脱氧核糖和交替连接构成dna分子的基本骨架 2 氢键的形成不需要 解析 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架 中的 不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团 下方的磷酸基团与 才能共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸 是氢键 答案d 酶的催化 磷酸 三有关dna分子结构的计算 如图是dna分子中碱基配对的情况示意图 结合该图总结与碱基互补配对原则有关的规律 1 腺嘌呤与嘧啶相等 鸟嘌呤与相等 即a g 因此 嘌呤总数与嘧啶总数相等 即a g 一条链中的a和另一条链中的t相等 可记为a1 t2 同样 t1 g1 c1 胸腺 胞嘧啶 t c t c a2 c2 g2 2 设在双链dna分子中的一条链上a1 t1 n 因为a1 t2 a2 t1 则 a1 t1 n 整个dna分子中 a t 即在双链dna分子中 互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个dna分子中都 t2 a2 n 相等 分子中 非互补碱基之和所占比例在两条互补链中 互为 倒数 4 dna分子中共有种类型的碱基对 若某个dna分子具有n个碱基对 则dna分子可有种组合方式 4 4n 进行碱基计算要注意以下几点 1 单位是 对 还是 个 这方面往往带来数据成倍的错误 2 注意提供的数据是dna双链还是dna的一条单链 3 解题时最好画一下简图 比较直观 减少因为思路不清引起的错误 小贴士 归纳提炼 碱基比例与双链dna分子的共性及特异性 1 共性 不因生物种类的不同而不同 3 某dna分子中a t占整个dna分子碱基总数的44 其中一条链 a 上的g占该链碱基总数的21 那么 对应的另一条互补链 b 上的g占该链碱基总数的比例是 a 35 b 29 c 28 d 21 活学活用 问题导析 1 dna分子中互补碱基之和所占比例等于每条链中这种比例 a t a t g c 44 因此 a1 t1 a1 t1 g1 c1 在整个单链中a t g c 1 可以得出 g1 c1 a1 t1 g1 c1 2 题干中g1 a1 t1 g1 c1 21 在互补链中g2 所以g2 a1 t1 g1 c1 56 21 35 44 56 c1 解析整个dna中的a t占整个dna碱基总数的44 则g c占整个dna碱基总数的56 又因为其中一条链 a 上的g占该链碱基总数的21 所以与g对应的互补链 b 上的c占b链碱基总数的21 则g a链上 c b链上 占dna分子碱基总数的21 因为总的g c占整个dna分子碱基总数的56 所以g b链上 c a链上 占整个dna分子碱基总数的35 推得g占b链碱基总数的35 所以答案选a 答案a 课堂小结 反向平行 脱氧核糖 互补配对 当堂检测 1 2 3 4 1 在制作dna双螺旋结构模型时 各 部件 之间需要连接 下图中连接错误的是 1 2 3 4 解析同一条脱氧核苷酸链中 相邻脱氧核苷酸之间的连接是通过脱氧核糖上的3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团之间脱水聚合连接而成的 答案b 1 2 3 4 2 假设一个dna分子片段中 碱基t共312个 占全部碱基的26 则此dna片段中碱基g所占百分比和数目分别是 a 26 312个b 24 288个c 24 298个d 12 144个解析dna分子的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则 即dna分子中有一个a 必定有一个和其互补的t 1 2 3 4 有一个c 必有一个g 根据这个原理可知g 24 又知t共312个 占26 则可知该dna分子片段中共有碱基312 26 1200 个 前面已计算出g占24 则g的数目是1200 24 288 个 答案b 1 2 3 4 3 下列能正确表示dna片段的示意图的是 1 2 3 4 解析dna中存在t 不存在u 可排除a选项 dna分子的两条链是反向平行的 而不是b选项中同向的 依据两条链中脱氧核糖分析 a与t之间形成两个氢键 g与c之间形成三个氢键 可排除c选项 答案d 1 2 3 4 4 分析以下材料 回答有关问题 材料一在沃森和克里克提出dna的双螺旋结构模型之前 人们已经证实了dna分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链 自然界中的dna并不以单链形式存在 而是由两条链结合形成的 1 2 3 4 材料二在1949年到1951年期间 科学家查哥夫 e chargaff 研究不同生物的dna时发现 dna分子中的嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数 即a的总数等于t的总数 g的总数等于c的总数 但 a t 与 g c 的比值是不固定的 1 2 3 4 材料三根据富兰克琳等人对dna的x射线衍射分析表明 dna分子由许多 亚单位 组成 每一层的间距为0 34nm 而且整个dna分子长链的直径是恒定的 以上科学研究成果为1953年沃森和克里克提出dna的双螺旋结构模型奠定了基础 请分析回答下列问题 1 2 3 4 1 材料一表明dna分子是由两条组成的 其基本组成单位是 2 嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数 说明 3 a的总数等于t的总数 g的总数等于c的总数 说明 1 2 3 4 4 a与t的总数和g与c的总数的比值不固定 说明 5 富兰克琳等人提出的dna分子中的亚单位事实上是 亚单位的间距都为0 34nm 而且dna分子的直径是恒定的 这些特征表明 1 2 3 4 6 基于以上分析 沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是 并成功地构建了dna分子的双螺旋结构模型 解析材料一表明了当时科学界对dna的认识是 dna分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构 嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数