2022年新教材高中生物3.2DNA的结构课件新人教版必修2

1、第2节DNA的构造一、一、DNADNA双螺旋构造模型的构建双螺旋构造模型的构建1.1.构建者构建者:_:_。沃森和克里克沃森和克里克2.2.构建过程构建过程: :双螺旋构造的构建历程双螺旋构造的构建历程: :结合科学家对结合科学家对DNADNA构造的探索过程构造的探索过程, ,判断正误判断正误: :(1)(1)由于由于DNADNA双螺旋构造的发现双螺旋构造的发现, ,沃森、克里克和威尔金沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。( )( )提示提示: :由于沃森和克里克撰写的由于沃森和克里克撰写的? ?核酸的分子构造核酸的分子构造脱氧核糖核酸的一个

2、构造模型脱氧核糖核酸的一个构造模型? ?论文的发表论文的发表, ,沃森、克沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。(2)AT(2)AT碱基对和碱基对和GCGC碱基对的形状和直径是不一样的碱基对的形状和直径是不一样的, ,使得使得DNADNA的直径也不同。的直径也不同。( )( )提示提示: :由于由于ATAT碱基对和碱基对和GCGC碱基对具有一样的形状和碱基对具有一样的形状和直径直径, ,使得使得DNADNA具有恒定的直径。具有恒定的直径。(3)(3)受威尔金斯和富兰克林的影响受威尔金斯和富兰克林的影响, ,沃森和克里克改变沃森和克里

3、克改变了碱基配对的方式。了碱基配对的方式。( )( )提示提示: :威尔金斯和富兰克林提供了威尔金斯和富兰克林提供了DNADNA衍射图谱衍射图谱, ,推算出推算出DNADNA呈螺旋构造呈螺旋构造, ,受查哥夫的影响受查哥夫的影响, ,沃森和克里克改变了沃森和克里克改变了碱基配对方式。碱基配对方式。(4)(4)沃森和克里克构建了一个将磷酸沃森和克里克构建了一个将磷酸脱氧核糖骨架脱氧核糖骨架排在螺旋外部排在螺旋外部, ,碱基排在螺旋内部的双链螺旋。碱基排在螺旋内部的双链螺旋。 ( ) ( )提示提示:DNA:DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接中的脱氧核糖和磷酸交替连接, ,排列在外侧排列在外侧, ,

4、构成根本骨架构成根本骨架; ;碱基排列在内侧。碱基排列在内侧。【激疑】模型构建是科学研究的重要方法。沃森和克【激疑】模型构建是科学研究的重要方法。沃森和克里克构建的里克构建的DNADNA双螺旋构造模型属于哪一类模型双螺旋构造模型属于哪一类模型? ?提示提示: :物理模型。物理模型。二、二、DNADNA的构造的构造1.1.平面构造平面构造: :2.2.空间构造空间构造: :(1)(1)名称名称:_:_构造。构造。双螺旋双螺旋(2)(2)特点特点: :组成组成两条链按两条链按_方式盘旋成双螺旋结构方式盘旋成双螺旋结构, ,从双链的一端开始从双链的一端开始, ,一条链由一条链由5-5-端到端到3-3

5、-端端, ,另一条链由另一条链由3-3-端到端到5-5-端端基本基本骨架骨架 _和和 _交替连接交替连接内侧内侧_反向平行反向平行脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸碱基碱基碱基互碱基互补配对补配对两条链上的碱基通过两条链上的碱基通过_形成形成 _,_,且且T(_)T(_)一定与一定与 _配对配对, ,C(_)C(_)一定与一定与 _配对配对氢键氢键碱基对碱基对胸腺嘧啶胸腺嘧啶A(A(腺嘌呤腺嘌呤) )胞嘧啶胞嘧啶G(G(鸟嘌呤鸟嘌呤) )三、制作三、制作DNADNA双螺旋构造模型双螺旋构造模型某学习小组某学习小组, ,利用材料制作了利用材料制作了DNADNA双螺旋构造模型双螺旋构造模型, ,请将请将合理

6、的制作顺序排列起来合理的制作顺序排列起来_。组装组装“脱氧核苷酸模型脱氧核苷酸模型组成多核苷酸长链组成多核苷酸长链制作假设干个磷酸、碱基和脱氧核糖制作假设干个磷酸、碱基和脱氧核糖获得获得DNADNA分子的立体构造分子的立体构造 制作制作DNADNA分子平面构造分子平面构造知识点一知识点一DNADNA的构造的构造DNADNA的构造的构造: :(1)(1)数量关系数量关系: :游离磷酸基团游离磷酸基团: :每个每个DNADNA片段有片段有2 2个。个。氢键氢键:A-T:A-T之间有之间有2 2个个,G-C,G-C之间有之间有3 3个。个。脱氧核糖数脱氧核糖数= =磷酸数磷酸数= =含氮碱基数。含氮

7、碱基数。(2)(2)位置关系位置关系: : 单链中单链中: :相邻碱基通过相邻碱基通过“脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核脱氧核糖糖连接。连接。双链间双链间: :相邻碱基通过氢键相连。相邻碱基通过氢键相连。(3)(3)化学键化学键: :氢键氢键: :连接互补链中配对的碱基。连接互补链中配对的碱基。磷酸二酯键磷酸二酯键: :连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。核糖和磷酸。【思考思考讨论讨论】中的中的N N、P P分别存在于脱氧核苷酸的哪一组成成分中分别存在于脱氧核苷酸的哪一组成成分中?(?(生命观念生命观念) )提示提示: :N N存在于含氮碱基中存在于含

8、氮碱基中,P,P存在于磷酸基团中。存在于磷酸基团中。假设进展初步水解和彻底水解假设进展初步水解和彻底水解, ,那么产物分别是什么那么产物分别是什么?(?(科学思维科学思维) )提示提示: :初步水解的产物是初步水解的产物是4 4种脱氧核糖核苷酸种脱氧核糖核苷酸; ;彻底水解彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和的产物是磷酸、脱氧核糖和4 4种含氮碱基。种含氮碱基。【素养案例】【素养案例】如图是某如图是某DNADNA片段的构造示意图片段的构造示意图, ,以下表达正确的选项以下表达正确的选项是是世纪金榜导学号世纪金榜导学号( () )A.A.构成一个脱氧核苷酸构成一个脱氧核苷酸中中A+TA+T含量高时稳

9、定性较高含量高时稳定性较高C.C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNADNA的根本骨架的根本骨架链、链、b b链方向一样链方向一样,a,a链与链与b b链的碱基互补配对链的碱基互补配对【解题导引】解答此题的关键是【解题导引】解答此题的关键是: :(1)(1)明确双链明确双链DNADNA的两条单链方向不同的两条单链方向不同, ,从双链的一端开从双链的一端开始始, ,一条链由一条链由5-5-端到端到3-3-端端, ,另一条链由另一条链由3-3-端到端到5-5-端。端。(2)(2)明确明确ATAT、GCGC之间的氢键数目不同之间的氢键数目不同, ,前者含两个前者含两个氢键氢键,

10、 ,后者含三个氢键。后者含三个氢键。【解析】选【解析】选C C。a a链、链、b b链方向相反链方向相反, ,构成一个脱构成一个脱氧核苷酸氧核苷酸,A,A错误错误; ;碱基碱基A A和和T T之间有两个氢键之间有两个氢键, ,碱基碱基G G和和C C之间有三个氢键之间有三个氢键, ,因此因此G+CG+C含量高的含量高的DNADNA分子的相对稳定分子的相对稳定性较高性较高,B,B错误错误; ;磷酸与脱氧核糖交替排列构成磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNADNA的根的根本骨架本骨架,C,C正确正确;DNA;DNA的两条链方向相反的两条链方向相反,a,a链与链与b b链的碱基链的碱基互补配对互补配对,D

11、,D错误。错误。【方法规律】记忆【方法规律】记忆DNADNA构造的构造的“五、四、三、二、一五、四、三、二、一五种元素五种元素:C:C、H H、O O、N N、P P。四种碱基四种碱基:A:A、G G、C C、T,T,相应的有四种脱氧核苷酸。相应的有四种脱氧核苷酸。三种物质三种物质: :磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。二条长链二条长链: :二条反向平行的脱氧核苷酸链。二条反向平行的脱氧核苷酸链。一种螺旋一种螺旋: :双螺旋构造。双螺旋构造。【素养素养探究探究】情境迁移情境迁移坐落在北京中关村高新科技园区的坐落在北京中关村高新科技园区的DNADNA雕塑雕塑, ,以它简洁以它简

12、洁而独特的造型吸引着过往行人而独特的造型吸引着过往行人, ,它象征着中关村生生不它象征着中关村生生不息的精神息的精神, ,寓意创新的生命更加顽强。寓意创新的生命更加顽强。(1)(1)生命观念生命观念构造与功能观构造与功能观该双螺旋模型代表的双链之间通过什么化学键连接该双螺旋模型代表的双链之间通过什么化学键连接? ?提示提示: :氢键。氢键。(2)(2)生命观念生命观念构造与功能观构造与功能观该双螺旋模型代表的双链长度是否相等该双螺旋模型代表的双链长度是否相等? ?为什么为什么? ?提示提示: :相等相等; ;两条链之间通过碱基互补配对两条链之间通过碱基互补配对, ,所以两条链所以两条链的脱氧核

13、苷酸数目相等。的脱氧核苷酸数目相等。【素养【素养迁移】迁移】如图是人体细胞中某如图是人体细胞中某DNADNA片段构造示意图。有关表达正片段构造示意图。有关表达正确的选项是确的选项是世纪金榜导学号世纪金榜导学号( () )A.A.图中图中X X代表磷酸基团代表磷酸基团,A,A代表腺苷代表腺苷的根本骨架是的根本骨架是N N所示的化学键连接的碱基对所示的化学键连接的碱基对C.C.每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基双链中双链中, ,嘌呤总数等于嘧啶总数嘌呤总数等于嘧啶总数【解析】选【解析】选D D。图中。图中A A代表腺嘌呤代表腺嘌呤,A,A项错误项错误; ;

14、脱氧核糖和脱氧核糖和磷酸交替连接磷酸交替连接, ,构成构成DNADNA的根本骨架的根本骨架,B,B项错误项错误; ;每条链每条链3-3-端的脱氧核糖上连着一个磷酸端的脱氧核糖上连着一个磷酸,C,C项错误项错误;DNA;DNA双链双链中中, ,嘌呤与嘧啶配对嘌呤与嘧啶配对, ,嘌呤总数等于嘧啶总数嘌呤总数等于嘧啶总数,D,D项正确项正确。【补偿训练】【补偿训练】(2021(2021山东学考真题山东学考真题)1953)1953年沃森和克里克构建了年沃森和克里克构建了DNADNA的双螺旋构造模型的双螺旋构造模型, ,推动了现代遗传学迅猛开展。如图推动了现代遗传学迅猛开展。如图是一个是一个DNADNA

15、分子的片段。以下表达中错误的选项是分子的片段。以下表达中错误的选项是( () )A.A.图中代表氢键图中代表氢键是双螺旋构造是双螺旋构造C.C.图中代表腺嘌呤图中代表腺嘌呤(A)(A)D.D.该该DNADNA中含有中含有4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸【解题导引】明确以下三点【解题导引】明确以下三点: :(1)DNA(1)DNA为双螺旋构造。为双螺旋构造。(2)DNA(2)DNA的根本组成单位是的根本组成单位是4 4种脱氧核糖核苷酸。种脱氧核糖核苷酸。(3)DNA(3)DNA遵循碱基互补配对原那么遵循碱基互补配对原那么, ,即即A A与与T T配对配对,G,G与与C C配配对。对。【解析】选【解

16、析】选C C。由题图可知。由题图可知,DNA,DNA是双螺旋构造是双螺旋构造, ,该片段该片段含有含有A A、G G、C C、T 4T 4种碱基种碱基, ,也就是含有也就是含有4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸, ,碱基之间靠氢键连接碱基之间靠氢键连接; ;依据碱基互补配对原那么依据碱基互补配对原那么, ,为鸟嘌呤。为鸟嘌呤。知识点二知识点二DNADNA中碱基数量的计算中碱基数量的计算根据碱基互补配对原那么根据碱基互补配对原那么:A:A与与T T配对、配对、G G与与C C配对配对,4,4种碱种碱基之间存在以下关系基之间存在以下关系: :1.1.在在DNADNA双链中双链中, ,由于碱基互补配对由

17、于碱基互补配对, ,有有A=T,GCA=T,GC。2.2.在在DNADNA双链中双链中, ,嘌呤总数与嘧啶总数一样嘌呤总数与嘧啶总数一样, ,即即A+G=T+CA+G=T+C。3.3.互补碱基之和的比例在任意一条链及整个互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNADNA分子中分子中都一样都一样, ,即假设在一条链中即假设在一条链中 =m, =m,那么在互补链及整个那么在互补链及整个DNADNA分子中分子中 =m =m。4.4.非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数, ,在在整个整个DNADNA分子中为分子中为1,1,即假设在即假设在DNADNA一条链

18、中一条链中 =a, =a,那么在那么在其互补链中其互补链中 而在整个而在整个DNADNA分子中分子中 =1 =1。AGTCATGCATGCAG1TCa，AGTC5.5.某种碱基在某种碱基在DNADNA分子中所占比例分子中所占比例, ,等于这种碱基在等于这种碱基在DNADNA每条链中所占比例和的平均数。如每条链中所占比例和的平均数。如DNADNA中中A A占占n%,n%,那么那么 =n% =n%。12AA2【思考【思考讨论】讨论】的一条链中的一条链中(G+T)/(A+C)=0.5,(A+T)/(C+G)=2,(G+T)/(A+C)=0.5,(A+T)/(C+G)=2,那么该那么该DNADNA中另

19、一条链上同样的碱基比例为多少中另一条链上同样的碱基比例为多少?(?(科学思维科学思维) )提示提示: :根据碱基互补配对原那么根据碱基互补配对原那么, ,另一条链上另一条链上(G+T)/(A+C)(G+T)/(A+C)=2,(A+T)/(C+G)=2=2,(A+T)/(C+G)=2。2.2.假设某假设某DNADNA中中,AT,GC,AT,GC,可能的原因是什么可能的原因是什么?(?(生命生命观念观念) )提示提示: :该该DNADNA不是双链构造不是双链构造, ,而是单链构造。而是单链构造。【素养案例】【素养案例】某研究小组测定了多个不同双链某研究小组测定了多个不同双链DNADNA的碱基组成的

20、碱基组成, ,根据根据测定结果绘制了测定结果绘制了DNADNA的一条单链与其互补链、一条单链的一条单链与其互补链、一条单链与其所在与其所在DNADNA中碱基数目比值的关系图。以下表示正确中碱基数目比值的关系图。以下表示正确的选项是的选项是世纪金榜导学号世纪金榜导学号( () )【解题导引解题导引】(1)(1)明确明确DNADNA的一条单链中碱基比例与的一条单链中碱基比例与DNADNA及其互补链中及其互补链中的碱基比例关系。的碱基比例关系。(2)(2)明确坐标系中横纵坐标之间的数量关系。明确坐标系中横纵坐标之间的数量关系。【解析解析】选选C C。DNADNA中中 应始终等于应始终等于1;1;一条

21、单链中一条单链中 与其互补链中与其互补链中 互为倒数互为倒数, ,一条单链中一条单链中时时, ,互补链中互补链中 =2;=2;一条单链中一条单链中 与其互与其互补链中补链中 及及DNADNA中中 都相等。都相等。ACTGACTGACTGACTGACTGATGCATGCATGC【素养素养探究探究】母题追问母题追问(1)(1)科学思维科学思维模型与建模模型与建模以以DNADNA单链中单链中 为横坐标为横坐标, ,另一条单链中另一条单链中 为为纵坐标纵坐标, ,请在坐标图上标出对应曲线。请在坐标图上标出对应曲线。AGTCAGTC提示提示: :(2)(2)科学思维科学思维分析与综合分析与综合假设假设D

22、NADNA一条单链中一条单链中(A+T)(A+T)占该链碱基总数的占该链碱基总数的50%,A50%,A占该占该链碱基总数的链碱基总数的20%,20%,那么另一条单链中那么另一条单链中A A占占DNADNA中碱基总中碱基总数的比例是多少数的比例是多少? ?提示提示:DNA:DNA另一条链中另一条链中(A+T)(A+T)占该链碱基总数的占该链碱基总数的50%,T50%,T占占比例为比例为20%,A20%,A占比例为占比例为50%-20%=30%,50%-20%=30%,那么该单链中那么该单链中A A占占DNADNA碱基总数的比例为碱基总数的比例为15%15%。【方法规律】【方法规律】DNADNA中

23、有关碱基比例计算的三个步骤中有关碱基比例计算的三个步骤第一步第一步: :弄清题中的和所求的碱基比例是占整个弄清题中的和所求的碱基比例是占整个DNADNA碱碱基的比例基的比例, ,还是占还是占DNADNA一条链上的碱基的比例。一条链上的碱基的比例。第二步第二步: :画一个画一个DNADNA模式图模式图, ,并在图中标明的和所求的碱并在图中标明的和所求的碱基。基。第三步第三步: :根据碱基互补配对原那么和相关规律进展计算根据碱基互补配对原那么和相关规律进展计算。【素养【素养迁移】迁移】在一个双链在一个双链DNADNA中中, ,碱基总数为碱基总数为m,m,腺嘌呤碱基数为腺嘌呤碱基数为n,Gn,G与与

24、C C之间形成之间形成3 3个氢键个氢键,A,A与与T T之间形成之间形成2 2个氢键。那么以下个氢键。那么以下有关表达正确的选项是有关表达正确的选项是 世纪金榜导学号世纪金榜导学号( () )脱氧核苷酸数脱氧核苷酸数= =磷酸数磷酸数= =碱基数碱基数=m=m碱基之间的氢键数为碱基之间的氢键数为(3m-2n)/2(3m-2n)/2一条链中一条链中A+TA+T的数量为的数量为n nG G的数量为的数量为m m- -n nA.A. B.B.C.C.D.D.【解析】选【解析】选D D。每个脱氧核苷酸分子都含有一分子磷。每个脱氧核苷酸分子都含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基, ,所以脱氧核苷酸数所以脱氧核苷酸数= =磷酸数磷酸数= =碱基数碱基数=m,=m,正确正确; ;因为因为A A和和T T之间有之间有2 2个氢键、个氢键、C C和和G G之间有之间有3 3个氢键个氢