第2节DNA分子的结构

20090326 江苏省金二中学生物教学案 B2 3 1 月 日 班 名 号 1 第第 3 章章 基因的本质基因的本质 第第 2 2 节节 DNADNA 分子的结构分子的结构 教学目标 教学目标 1 概述 DNA 分子结构的主要特点 2 制作 DNA 分子双螺旋结构模型 3 讨论 DNA 双螺旋结构模型的构建历程 重点难点 重点难点 1 教学重点 1 DNA 分子结构的主要特点 2 制作 DNA 分子双螺旋结构模型 2 教学难点 DNA 分子结构的主要特点 问题探讨 P47 提示 本节的问题探讨主要是培养学生收集资料 讨论交流的能力 温故知新 下图是噬菌体侵染细菌示意图 请回答下列问题 1 噬菌体侵染细菌的正确顺序应是 2 图中 D 表明噬菌体侵染细菌时 留 在细菌外的是 注入 细菌内的物质是 3 图中 E 表明 4 噬菌体侵染细菌实验得出了 是遗传物质的结论 教学过程 自主学习与要点讲解教学过程 自主学习与要点讲解 1 DNA 双螺旋模型的构建双螺旋模型的构建 1 1 科学家 最大贡献的三位科学家是 1 2 探究历程 1 双螺旋的推断 骨架外部与内部的推断 碱基配对方式的推断 制作的模型与 X 射线衍射照片相符 2 DNA 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 4 种 A T C G 4 种脱氧核苷酸 一 条脱氧核苷酸链 DNA 分子化学组成 DNA 分子空间结构 1 3 旁栏思考题 P48 1 1 当时科学界已经发现的证据有 组成 N 分子的单位是脱氧核苷酸 N 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 的 射线衍射图谱 3 美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结 构的方法 1950 年 即按照 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 N 结构模型 4 奥地利著名生 物化学家查哥夫的研究成果 腺嘌呤 的量总是等于胸腺嘧啶 的量 鸟嘌呤 的量总是等于胞嘧啶 的量这一碱基之间的数量关系 2 沃森和克里克根据当时掌握的资料 最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结 构模型 在这些模型中 他们将碱基置于螺旋的外部 在威尔金斯为首的一批科学家的 帮助下 他们否定了最初建立的模型 在失败面前 沃森和克里克没有气馁 他们又重 20090326 江苏省金二中学生物教学案 B2 3 1 月 日 班 名 号 2 新构建了一个将磷酸 脱氧核糖骨架安排在螺旋外部 安排在螺旋内部的双链 螺旋 沃森和克里克最初构建的模型 连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的 即 A 与 A T 与 T 配对 但是 有化学家指出这种配对方式违反了化学规律 1952 年 沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息 腺嘌呤 的 量总是等于 嘧啶 的量 鸟嘌呤 的量总是等于 嘧啶 的量 于是 沃森和克里克改变了碱基配对的方式 让 A 与 T 配对 G 与 C 配对 最终 构 建出了正确的 DNA 模型 1 4 思考与讨论 P49 1 条 螺旋 骨架由 组成 外部的是 内部的是 腺嘌呤 的量总是等于 的量 的量总是等于胞嘧啶 的量 2 提示 主要涉及物理学 主要是晶体学 生物化学 数学和分子生物学等学科 的知识 涉及的方法主要有 X 射线衍射结构分析方法 其中包括数学计算法 建构模 型的方法等 现代科学技术中许多成果的取得 都是多学科交叉运用的结果 反过来 多学科交叉的运用 又会促进学科的发展 诞生新的边缘学科 如生物化学 生物物理 学等 3 提示 要善于利用他人的研究成果和经验 善于与他人交流和沟通 闪光的思 想是在交流与撞击中获得的 研究小组成员在知识背景上最好是互补的 对所从事的研 究要有兴趣和激情等 2 DNADNA 分子的结构分子的结构 2 1 DNA 分子结构主要特点分子结构主要特点 1 DNA 分子是由 条 长链反向盘旋而成的 结构 2 交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 在 内侧 3 两条链上的碱基通过 连接起来 A 与与 T G 与与 C 形成碱基对 遵循 2 2 模型建构 制作 DNA 双螺旋结构模型 讨论 P50 1 DNA 虽然只含有 4 种脱氧核苷酸 但是碱基对的 却是千变万化的 碱 基对千变万化的排列顺序使 DNA 储存了大量的 信息 2 提示 1 靠 DNA 分子碱基对之间的 键维系两条链的偶联 2 在 DNA 双螺旋结构中 由于碱基对平面之间相互靠近 形成了与碱基对平面垂直方向的 相互作用力 该点不要求 仅补充说明 依据碱基互补配对原则 推算 DNA 分子的碱基比例 学会用数学语言描述生命现象 观察 DNA 分子双螺旋结构模型 思考在 DNA 分子中 其碱基的比例和数量之间 的 规律 进行总结 参与 P51 拓展题 1 在双链 DNA 分子中 所有的嘌呤碱之和等于所有的嘧啶碱之和所有的嘌呤碱之和等于所有的嘧啶碱之和 即 A G C T 1 2 根据上述公式 可鉴定 DNA 分子是单链还是双链 若在一个 DNA 分子中 A G C T 1 且 A T C G 说明此 DNA 为单链 若在一个 DNA 分子中 20090326 江苏省金二中学生物教学案 B2 3 1 月 日 班 名 号 3 A G C T 1 且 A T C G 说明此 DNA 为双链 3 根据不同的碱基比例进行计算 例 1 在一个 DNA 分子中 若甲链 A G C T 1 2 则在互补的乙链中 A G C T 2 倒数关系 在整个 DNA 分子中 A G C T 1 例 2 在一个 DNA 分子中 若甲链 A T C G 1 2 则在互补的乙链中 A T C G 1 2 对等关系 在整个 DNA 分子中 A T C G 1 2 例题例题 1 已知 1 个 DNA 分子中有 1800 个碱基对 其中胞嘧啶有 1000 个 这个 DNA 分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 A 1800 个和 800 个 B 1800 个和 l800 个 C 3600 个和 800 个 D 3600 个和 3600 个 例题例题 2 若 DNA 分子中一条链的碱基 A C T G l 2 3 4 则另一条链上 A C T G 的值为 A l 2 3 4 B 3 4 l 2 C 4 3 2 1 D 1 3 2 4 小结小结 1 DNA 双螺旋模型的构建 脱氧核苷酸 单链 双链 双螺旋 2 DNA 分子的立体结构 1 2 条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 主要特点主要特点 2 外侧 基本骨架 磷酸和脱氧核糖交替连接 内侧 碱基对 3 碱基互补配对原则 课堂检测 课堂检测 1 下列哪一组物质是 DNA 的组成成分 A 核糖 嘧啶 嘌呤 磷酸 B 脱氧核糖 磷酸 碱基 C 核糖 碱基 磷酸 D 脱氧核糖 核酸 磷酸 2 四种脱氧核苷酸的不同取决于 A 五碳糖的种类 B 含氮碱基的种类 C 磷酸分子的多少 D 碱基对的排列 顺序 3 能够组成脱氧核苷酸的三个小分子物质的连接方式是 A 脱氧核糖 腺嘌呤 磷酸 B 尿嘧啶 脱氧核糖 磷酸 C 磷酸 脱氧核糖 胞嘧啶 D 鸟嘌呤 磷酸 脱氧核糖 4 DNA 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 脱氧核糖和磷酸交替排列 D 碱基间的连接 5 在 DNA 分子的一条脱氧核苷酸链中 相邻的碱基 A 与 T 之间的连接结 构是 A 氢键 B 磷酸 脱氧核糖 磷酸 C 肽键 D 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 6 根据碱基互补配对原则 在 A G 时 双链 DNA 分子中 下列四个式子 正确的是 A A C G T 1 B A G G C 1 C A T G C 1 D A C G C 1 7 某细胞 DNA 分子的碱基中 腺嘌呤的的分子数占 18 那么鸟嘌呤的 分子数占 20090326 江苏省金二中学生物教学案 B2 3 1 月 日 班 名 号 4 A 9 B 18 C 32 D 36 8 从某一生物的组织中提取 DNA 进行分析 其中 C G 46 又知该 DNA 分子的一条链中 A 为 28 问另一条链中 A 占该链全部碱基的 A 26 B 24 C 14 D 11 9 某 DNA 分子中 当 A T G C 在一单链中为 0 4 时 在其互补链中这 个比例是 A 0 4 B 0 6 C 1 D 2 5 10 若 DNA 分子的一条链中 A G C T 0 4 则其互补链中该 比值是 A 0 4 B 0 6 C 1 D 2 5 11 在 DNA 分子中 下列哪种比例因生物种类的不同而具特异性 A A C G T B C G A T C A G C T D C G 或 A T 12 下列关于 DNA 分子长链 骨架 的构成方式及其动态变化的叙述中 错 误的是 A 两条链的 骨架 由核糖和磷酸交替排列而成 B 两条链的 骨架 是反向平行关系 C 两条链的 骨架 是由磷酸和脱氧核糖交替连结而成 D 两条链的 骨架 盘绕成规则的双螺旋 13 在 DNA 分子中不可能具有的脱氧核苷酸是 14 下列关于 DNA 结构的描述错误的是 A 每一个 DNA 分子由一条多核苷酸链盘绕而成的螺旋结构 B 外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架 内部是碱基 C DNA 两条链上的碱基间以氢键相连 且 A 与 T 配对 G 与 C 配对 D DNA