新教材高中生物基因的本质2DNA的结构课件新人教版必修2

第2节DNA的结构根底预习自查问题一:DNA双螺旋结构是如何被发现的1.构建者:美国生物学家_____和英国物理学家_______。沃森克里克2.构建过程:【微思考】DNA分子结构模型属于什么模型提示:物理模型。问题二:DNA结构特点是什么1.以下有关DNA成分的说法正确的有:_____。①元素组成是C、H、O、N、P②根本组成单位是脱氧核苷酸③含有A、G、C、U4种碱基④里面含有的五碳糖是核糖⑤彻底水解产物是4种脱氧核苷酸①②双螺旋结构的主要特点:(1)整体结构:由___条脱氧核苷酸链按_________的方式盘旋成_______结构。(2)根本骨架:DNA中的_________和_____交替连接,排列在外侧,构成根本骨架。(3)双链连接:两条链上的碱基通过_____连接成碱基对。双链间的碱基之间遵循_____________原那么。(4)碱基互补配对原那么:_____通过两个氢键相连,_____通过三个氢键相连。两反向平行双螺旋脱氧核糖磷酸氢键碱基互补配对A与TG与C【微思考】为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高,DNA分子结构越稳定提示:G与C之间含三个氢键,A与T之间含两个氢键,故G与C所占比例越大,DNA分子的稳定性越强。核心互动探究探究点一DNA的结构特点双螺旋结构模型的构建(科学探究):【图表情境】下面图形,圆形代表磷酸,五边形代表脱氧核糖,矩形代表碱基。(1)尝试构建一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸模型。提示:(2)尝试构建一条由3个脱氧核苷酸构成的单链片段的模型。提示:(3)如图是DNA的平面结构模式图,思考以下问题:①DNA的两条链之间是什么关系依据是什么提示:反向平行。一条链从5′端到3′端,另一条链那么是从3′端到5′端。②DNA的根本骨架由哪些物质组成位于DNA的什么部位提示:脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧,构成DNA的根本骨架。③一条链上相邻两个碱基通过_________________________相连;两条链上的碱基通过_____连接成碱基对,并且遵循_________________。-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-氢键碱基互补配对原那么的结构特性(科学思维):【数学情境】如果1个DNA片段含有1个碱基对,那么有4种这样的片段;如果有2个碱基对,那么就会有16种这样的片段。(1)如果DNA片段含有n个碱基对,会有__种这样的片段,这表达了DNA分子具有_______。(2)每个DNA分子都有特定的碱基对排列顺序,表达了DNA分子结构具有_______。(3)磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对构成方式不变等,表达了DNA分子结构具有_______。4n多样性特异性稳定性【探究总结】结构的三个常考点:结构的两点提醒:(1)DNA中的“反向〞是指一条链一端是磷酸,另一端是脱氧核糖,但另一条链的磷酸和脱氧核糖位置正好相反。(2)DNA加热至90℃左右会解开双螺旋,当温度降低时,DNA又恢复为双螺旋结构。格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,加热致死的S型细菌内的DNA仍然保持活性,将R型细菌转化为S型细菌。的水解产物:(1)初步水解产物:4种脱氧核苷酸。(2)彻底水解产物:磷酸、脱氧核糖和4种碱基。【定向训练】年,沃森和克里克建立了DNA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双螺旋结构的特点,以下表达错误的选项是 ()由两条反向平行的链组成B.脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧C.碱基对构成DNA的根本骨架D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对【解析】选C。DNA分子是由两条链组成的,这两条链是反向平行的,A正确;DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成根本骨架,B正确、C错误;两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对,D正确。2.(2021·连云港高一检测)如图为含有四种碱基的DNA分子结构示意图,对该图的正确描述是 ()A.③有可能是碱基AB.②和③相间排列,构成DNA分子的根本骨架C.①②③中特有的元素分别是P、C和ND.⑤处的碱基对一定是A与T【解析】选D。该DNA分子含有四种碱基,且A与T之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键,因此⑤处的碱基对一定是A与T,③处的碱基对一定是G与C,但无法确定③⑤具体是哪一种碱基。DNA分子的根本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的,应为图中的①②。①中特有的元素是P,③中特有的元素是N,而C并不是②所特有的,③中也含有C。探究点二DNA中碱基的相关计算【图表情境】结合DNA分子双螺旋结构模型,思考以下问题(A1表示1链上的A,其他类同):(科学思维)1.为什么DNA分子中嘌呤和嘧啶数量相等提示:碱基互补配对原那么中,A总是和T配对,G总是和C配对,所以A=T,G=C,A+G=C+T。2.双链DNA分子中A+G的数量与T+C的数量有什么关系可以得到什么推论提示:相等,因为A=T,G=C,故A+G=T+C。可以得到的推论为:在双链DNA分子中任意一对非互补碱基之和都占总碱基的50%。3.为什么“A+T〞或“G+C〞在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等提示:设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,因为A1=T2,T1=A2,所以另一条链上:T2+A2=n%,整个DNA分子中:A+T=n%。4.如果DNA一条链中的(A1+T1)/(G1+C1)=a,那么另一条链中的(A2+T2)/(G2+C2)是多少该DNA分子中(A+T)/(G+C)是多少请说明原因。提示:①(A2+T2)/(G2+C2)=a。根据碱基互补配对原那么,A1=T2、T1=A2、G1=C2、C1=G2,所以由(A1+T1)/(G1+C1)=a,可知(A2+T2)/(G2+C2)=a。②(A+T)/(G+C)=a。因为(A+T)/(G+C)=(A1+A2+T1+T2)/(G1+G2+C1+C2)=2(A1+T1)/2(G1+C1)=a。【探究总结】

DNA中有关碱基计算的三个规律(1)DNA双链中两条互补链的碱基数相等,任意两个不互补的碱基之和恒等,占碱基总数的50%,即A+G=T+C=A+C=T+G=50%;(2)在DNA双链中,一条单链的的值与另一条互补链的的值互为倒数关系。(3)DNA双链中,一条单链的的值与另一条互补链的的值相等,也与整个DNA分子中的的值相等。【定向训练】1.(2021·南昌高一检测)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关,以下关于生物体内的DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的表达,不正确的选项是 ()A.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链B.前一比值越小,该双链DNA分子稳定性越高C.前一个比值在DNA单链和其双链中比值相等D.经半保存复制得到的双链DNA分子,后一个比值等于1【解析】选A。当两个比值相同时,这个DNA分子可能是双链,也可能是单链,A错误;DNA分子中,C和G之间有3个氢键,A与T之间有2个氢键,那么C与G的含量越高,DNA稳定性越高。因此,前一个比值越小,C与G的含量越高,双链DNA分子的稳定性越高,B正确;根据碱基互补配对原那么,双链DNA分子的一条单链中(A+T)与(G+C)的比值等于其互补链和整个DNA分子中(A+T)和(G+C)的比值,C正确;经半保存复制得到的DNA分子,后一个比值等于1,D正确。2.某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的40%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的35%和18%。那么在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的 ()A.25%22% B.30%20%C.50%44% D.35%18%【解析】选A。假设G+C占全部碱基的40%,那么A+T占全部碱基的60%。两条互补链的碱基总数相同,且A和T的总数相同,因此每条链中的A和T总数都占该链的60%,同理G和C总数占每条链的40%。一条链中T与C分别占该链碱基总数的35%和18%,即A与G分别占25%和22%,因为A与T配对,G与C配对,所以此链中A与G的含量,就是另一条链中T与C的含量,所以A项正确。【规律方法】DNA中有关碱基计算的“三步〞第一步:分清题中所给的和所求的碱基比例是占整个DNA分子的比例还是占其中一条链的比例。第二步:画出一个DNA分子模式图,并在图中标出的和所求的碱基。第三步:根据碱基互补配对原那么及有关规律进行计算。【补偿训练】某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,以下正确的选项是 ()【解析】选C。此题主要考查对DNA分子碱基互补配对原那么的理解。双链DNA分子中,(A+C)/(T+G)一定等于1,故A项错误;当一条链中存在(A1+C1)/(T1+G1)=1时,其互补链中存在(A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/(A1+C1)=1,B项错误;在DNA分子中,存在(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C),故C项正确、D项错误。脱氧核苷酸发现者沃森、克里克主要特点整体：反向平行双螺旋外侧：磷酸、脱氧核糖交替排列构成骨架内侧：碱基互补配对形成碱基对排在内侧ATCG种类DNA的双螺旋结构组成碱基脱氧核糖磷酸成分一条：3＇→5＇一条：5＇→3＇A-T配对G-C配对情境素养探究1.【科技情境】DNA分子杂交技术在社会生活中已经得到广泛应用。如用在刑侦领域,可从犯罪嫌疑人和现场遗留物中分别提取DNA,在一个温度下水浴加热,使氢键断裂,双链翻开。假设两份样本来自同一个体,在温度降低时,两份样本中的DNA单链会通过氢键连接在一起;假设不是来自同一个体,那么两份样本中的DNA单链在一定程度上不能互补,这样可以鉴别犯罪嫌疑人。探究:(1)比照鉴别犯罪嫌疑人的理论根底是什么(科学思维)提示:每个人的DNA分子的碱基排列顺序不同,DNA分子具有特异性。(2)DNA分子中碱基互补配对原那么对遗传信息的传递有什么意义(科学思维)提示:能保证遗传信息在传递过程中的准确性。2.【史料情境】DNA作为遗传物质,应该有什么样的结构才能担当遗传的重任当时有三个实验室都在研究DNA分子的结构。第一个实验是伦敦国王学院的威尔金斯、富兰克林实验。他们用X射线衍射法研究DNA的晶体结构,根据得到的衍射图像,可以推测分子大致的结构和形状。第二个实验是加州理工学院的大化学家莱纳斯·鲍林(LinusPauling)实验。但他错误地认为DNA分子是由三股螺旋组成的,这使他“误入歧途〞。因为没有注意到4个碱基两两对应的关系,所以也失败了。第三个实验那么是沃森和克里克实验,一开始拼凑模型,几经尝试,终于在1953年3月获得了正确的模型。探究:(1)沃森和克里克构建的正确模型名称是什么其具有什么样的特点(生命观念)提示:双螺旋结构。特点:两条链反向平行;磷酸和脱氧核糖构成其根本骨架,碱基排列在内侧;碱基之间遵循碱基互补配对原那么。(2)鲍林认为DNA分子是由三股螺旋组成的,这使他“误入歧途〞,沃森和克里克否认三股螺旋的依据是什么(科学思维)提示:沃森和克里克从生物化学家查哥夫那里得知在DNA中,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,推测DNA由两条链构成。课堂素养达标1.沃森和克里克已经揭示了DNA的双螺旋结构。以下关于DNA结构的表达正确的选项是____________。(填序号)

①每个DNA分子中一般都含有四种脱氧核苷酸②每个DNA分子中,都是碱基数=磷酸数=脱氧核糖数③DNA两条链上的碱基以氢键相连,且A与T配对,G与C配对④每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基⑤DNA的根本骨架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替连接构成⑥DNA一条单链上相邻的碱基之间以氢键相连⑦假设某DNA片段中有a个碱基对,胞嘧啶有b个,那么该DNA片段中的氢键数为2a+b个【解析】选①②③⑦。DNA分子的根本单位是四种脱氧核苷酸,①正确;1分子脱氧核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸、1分子脱氧核糖构成,所以每个DNA分子中,都是碱基数=磷酸数=脱氧核糖数,②正确;DNA两条链上的碱基以氢键相连,遵循碱基互补配对原那么,即A与T配对、G与C配对,③正确;DNA中大局部脱氧核糖连接两个磷酸和一个碱基,④错误;DNA的根本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的,⑤错误;DNA一条单链上相邻的碱基之间通过“-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-〞相连,⑥错误;DNA片段中有a个碱基对,胞嘧啶有b个,那么A有(a-b)个,由于A与T之间通过两个氢键相连,G与C之间通过三个氢键相连,所以该DNA分子中的氢键数为2(a-b)+3b=2a+b个,⑦正确。2.(2021·浙江7月选考)某DNA片段的结构如下图。以下表达正确的选项是 ()A.①表示胞嘧啶B.②表示腺嘌呤C.③表示葡萄糖D.④表示氢键【解析】选D。此题主要考查DNA分子的结构。根据图示分析,①表示T(胸腺嘧啶),②表示C(胞嘧啶),③表示脱氧核糖,④表示氢键。3.1个DNA分子中有4000个碱基对,其中胞嘧啶有2200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.4000个和900个 B.4000个和1800个C.8000个和1800个 D.8000个和3600个【解析】选C。一个脱氧核苷酸含有1个碱基,1个DNA分子中有4000个碱基对,那么这个DNA分子含有8000个脱氧核苷酸;双链DNA分子中,G=C=2200,碱基总数是4000×2=8000个,所以A=T=(8000-2200×2)÷2=1800个。4.病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒,要确定其核酸属于哪一种类型,应该 ()A.分析碱基类型,确定碱基比例B.分析蛋白质的氨基酸组成,确定五碳糖类型C.分析碱基类型,确定五碳糖类型D.分析蛋白质的氨基酸组成,确定碱基类型【解析】选A。确定核酸属于DNA还是RNA,可以分析核酸的组成,如果核酸中含有碱基T或脱氧核糖,那么是DNA,如果核酸中含有碱基U或者核糖,那么是RNA;确定单链DNA或双链DNA可以通过分析碱基的比例,双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等,单链DNA中的嘌呤总数与嘧啶总数不一定相等。5.(2021·邯郸高一检测)在DNA分子模型的构建实验中,假设仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段,那么使用的订书钉个数为 ()

【解析】选C。每个脱氧核苷酸的三局部间需要2个订书钉,每条链上的10个脱氧核苷酸间需要9个订书钉,两条链间的6对A-T和4对G-C间各需要12个订书钉,每条脱氧核苷酸链使用订书钉为10×2+9=29个,所以共使用订书钉为12+12+29×2=82个。6.在DNA分子的双螺旋结构中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键,胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有4种DNA样品,根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是 ()A.含胸腺嘧啶32%的样品 B.含腺嘌呤17%的样品C.含腺嘌呤30%的样品 D.含胞嘧啶15%的样品【解析】选B。生活在高温环境中的嗜热菌,其DNA分子的稳定性高,两条脱氧核苷酸链之间的氢键多。由于腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键,胞嘧啶和鸟嘌呤之间有3个氢键,因此胞嘧啶和鸟嘌呤比例高的DNA分子稳定性高。A选项样品中G和C共占36%,B选项样品中G和C