高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第15課時 DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制(Ⅰ)課件 蘇教版必修2.ppt

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,,,遺傳的分子基礎(chǔ),1.閱讀教材P67，了解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程。 2.結(jié)合教材P68和相關(guān)模型，概述DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點。 3.結(jié)合教材P69制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點并掌握有關(guān)的計算規(guī)律。,目標(biāo)導(dǎo)讀,,DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的特點及其相關(guān)計算。,,重難點擊,,一 DNA分子的結(jié)構(gòu),二 設(shè)計和制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,當(dāng)堂檢測,DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制(Ⅰ),三 有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的計算,1.解開DNA分子結(jié)構(gòu)之謎 20世紀(jì)30～50年代，許多科學(xué)家對DNA分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。結(jié)合教材，了解科學(xué)家們的探索歷程。,一 DNA分子的結(jié)構(gòu),不對稱,胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C),螺旋,一條,鏈,雙螺旋結(jié)構(gòu),2.DNA分子的結(jié)構(gòu)層次 依據(jù)上述科學(xué)家的探索完善下圖圖解，探究DNA分子的結(jié)構(gòu)層次。,磷酸,脫氧核糖,含氮堿基,N P,脫氧核苷酸,3.DNA分子的結(jié)構(gòu),(1)寫出上圖中各部分的名稱：① ；② ；③ ；④ ；⑤ ；⑥ ；⑦_(dá)____ 。 (2)從圖中可以看出，和A配對的一定是 ，和G配對的一定是 ，堿基對之間靠 連接。其中，A—T之間形成 個氫鍵，G—C之間形成 個氫鍵。,胸腺嘧啶(T),脫氧核糖,磷酸,堿基對,腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G),胞嘧,啶(C),T,C,氫鍵,2,3,含G—C堿基對多的DNA分子穩(wěn)定性高。,,小貼士,4.雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點 (1)DNA分子是由 鏈構(gòu)成的，這兩條鏈按照 的方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 (2)DNA分子中的 交替連接，排列在雙螺旋的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架； 排列在內(nèi)側(cè)。,兩條,反向平行,脫氧核糖和磷酸,堿基,(3)兩條鏈上的堿基通過 連接成堿基對。堿基配對的規(guī)律是： 與T配對， 與C配對。堿基之間的這種一一對應(yīng)關(guān)系，叫做 原則。,氫鍵,A,G,堿基互補(bǔ)配對,(1)相鄰堿基之間的連接方式 ①兩條鏈之間：以氫鍵相連，形成堿基對。 ②一條單鏈上：以“堿基—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—堿基”相連。,,小貼士,(2)每條鏈中，脫氧核苷酸分子之間的連接,即一個脫氧核苷酸分子中脫氧核糖上的1號碳原子與堿基相連，3號碳原子與另一個脫氧核苷酸上的磷酸通過化學(xué)鍵磷酸二酯鍵相連。 (3)兩條鏈的方向：相反，可由脫氧核糖的方向進(jìn)行判斷。 (4)每個DNA片段中有2個游離的磷酸基團(tuán)，分別在2條鏈的其中一端(即5′端)。,歸納提煉,DNA結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”記憶 五種元素：C、H、O、N、P； 四種堿基：A、G、C、T，相應(yīng)地有四種脫氧核苷酸； 三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基； 兩條長鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈； 一種螺旋：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。,活學(xué)活用,1.如圖為DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，虛線表示堿基間的氫鍵。請據(jù)圖回答下列問題：,(1)從主鏈上看，兩條單鏈 平行；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈 。 (2) 和 相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架。,(3)圖中有 種堿基， 種堿基對。,(4)含有200個堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個。請回答： ①該DNA片段中共有腺嘌呤 個，C和G構(gòu)成的堿基對共 對。 ②在DNA分子穩(wěn)定性的比較中， 堿基對的比例越高，DNA分子穩(wěn)定性越高。,問題導(dǎo)析 (1)DNA分子兩條鏈按 平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，在外側(cè) 和 交替連接，構(gòu)成基本骨架。 (2)DNA分子中含有200個堿基，也就是100個堿基對，如果堿基對之間全為兩個氫鍵，則氫鍵個數(shù)應(yīng)為 個，實際氫鍵個數(shù)為260個，多出 個，應(yīng)為G—C堿基對的個數(shù)。,反向,脫氧核糖,磷酸,200,60,解析 (1)從主鏈上看，兩條單鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈遵循堿基互補(bǔ)配對原則。 (2)脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA分子的基本骨架。 (3)圖中涉及到4種堿基，4種堿基之間的配對方式有兩種，但堿基對的種類有4種，即A—T、T—A、G—C、C—G。,(4)假設(shè)該DNA片段只有A、T兩種堿基，則200個堿基，100個堿基對，含有200個氫鍵，而實際上有260個氫鍵，即G—C或C—G堿基對共60個，所以該DNA中腺嘌呤數(shù)為：(200－260)/2＝40(個)。C和G共60對，由于G與C之間有三個氫鍵，A與T之間有兩個氫鍵，因此，G與C構(gòu)成的堿基對的比例越高，DNA分子穩(wěn)定性越高。,答案 (1)反向 堿基互補(bǔ)配對 (2)脫氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)①40 60 ②G與C,二 設(shè)計和制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,根據(jù)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點，制作DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并完成下面的問題。 1.材料用具 硬塑方框2個(長約10 cm)，細(xì)鐵絲2根(長約0.5 m)，球形塑料片(代表 )若干，雙層五邊形塑料片(代表 )若干，4種不同顏色的長方形塑料片(代表 )若干，粗鐵絲2根(長約10 cm)，訂書釘。,磷酸,脫氧核糖,4種不同堿基,2.方法步驟 (1)制作脫氧核苷酸模型：按照每個 的結(jié)構(gòu)組成，挑選模型零件，組裝成若干個脫氧核苷酸。 (2)制作多核苷酸長鏈模型：按照一定的堿基排列順序，將若干個脫氧核苷酸依次穿起來，組成一條多核苷酸長鏈。在組裝另一條多核苷酸長鏈時，方法相同，但要注意兩點：,脫氧核苷酸,一是兩條長鏈的單核苷酸數(shù)目必須 ；二是兩條長鏈并排時，必須保證堿基之間能夠 ，不能隨意組裝。這是實驗成敗的關(guān)鍵所在。 (3)制作DNA分子平面結(jié)構(gòu)模型：按照堿基 的原則，將兩條多核苷酸長鏈互相連接起來。,相同,相互配對,互補(bǔ)配對,(4)制作DNA分子的立體結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))模型：把DNA分子平面結(jié)構(gòu) 一下，即可得到一個DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。,旋轉(zhuǎn),3.通過統(tǒng)計全班同學(xué)制得的模型，觀察模型思考DNA分子的特征 (1)制得的不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目有差異，排列順序多種多樣，說明DNA分子具有 。 (2)每一種DNA分子都有特定的堿基對排列順序，說明DNA分子具有 。,多樣性,特異性,(3)通過模型觀察發(fā)現(xiàn) ①位于外側(cè)的基本骨架一定是由磷酸和脫氧核糖交替連接形成的，不會改變。 ②兩條鏈間的堿基互補(bǔ)配對方式穩(wěn)定不變，總是A與T、G與C配對。堿基對及其側(cè)鏈基團(tuán)對維持DNA分子的空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有著重要的作用。 上述兩點說明DNA分子在空間結(jié)構(gòu)上是穩(wěn)定的，DNA分子具有 。,穩(wěn)定性,歸納提煉,1.構(gòu)成DNA分子的堿基只有4種，配對方式只有2種，但是堿基對的數(shù)目卻可以成千上萬，形成的堿基對的排列順序也可以千變?nèi)f化，從而構(gòu)成了DNA分子的多樣性。 2.每個特定的DNA分子都有特定的堿基排列順序，而特定的堿基排列順序中有遺傳效應(yīng)的片段就代表了遺傳信息，所以每個特定的DNA分子中都儲存著特定的遺傳信息，因此這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了DNA分子的特異性。,3.DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物界多樣性的直接原因是蛋白質(zhì)的多樣性；生物界多樣性的根本原因是基因的多樣性。,2.如圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，對該圖的正確描述是( ),活學(xué)活用,A.②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架 B.④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 C.當(dāng)DNA復(fù)制時，⑨是磷酸二酯鍵 D.DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息,問題導(dǎo)析 (1)脫氧核糖和 交替連接構(gòu)成DNA分子的基本骨架。 (2)氫鍵的形成不需要 。 解析 ②和①相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架；④中的①不是這個胞嘧啶脫氧核苷酸的磷酸基團(tuán)，②下方的磷酸基團(tuán)與②③才能共同構(gòu)成這個胞嘧啶脫氧核苷酸；⑨是氫鍵。 答案 D,酶的催化,磷酸,三 有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的計算,如圖是DNA分子中堿基配對的情況示意圖，結(jié)合該圖總結(jié)與堿基互補(bǔ)配對原則有關(guān)的規(guī)律。,1.腺嘌呤與 嘧啶相等，鳥嘌呤與 相等，即A＝ ，G＝ 。因此，嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等，即A＋G＝ 。一條鏈中的A和另一條鏈中的T相等，可記為A1＝T2，同樣：T1＝ ，G1＝ ，C1＝ 。,胸腺,胞嘧啶,T,C,T＋C,A2,C2,G2,2.設(shè)在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1＋T1＝n%，因為A1＝T2，A2＝T1，則：A1＋T1＝ ＝n%，整個DNA分子中：A＋T＝ ，即在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都 。,T2＋A2,n%,相等,分子中，非互補(bǔ)堿基之和所占比例在兩條互補(bǔ)鏈中____ 。,互為,倒數(shù),4.DNA分子中共有 種類型的堿基對，若某個DNA分子具有n個堿基對，則DNA分子可有 種組合方式。,4,4n,進(jìn)行堿基計算要注意以下幾點 (1)單位是“對”還是“個”，這方面往往帶來數(shù)據(jù)成倍的錯誤。 (2)注意提供的數(shù)據(jù)是DNA雙鏈還是DNA的一條單鏈。 (3)解題時最好畫一下簡圖，比較直觀，減少因為思路不清引起的錯誤。,,小貼士,歸納提煉,堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性 (1)共性：不因生物種類的不同而不同,3.某DNA分子中A＋T占整個DNA分子堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈(b)上的G占該鏈堿基總數(shù)的比例是( ) A.35% B.29% C.28% D.21%,活學(xué)活用,問題導(dǎo)析 (1)DNA分子中互補(bǔ)堿基之和所占比例等于每條鏈中這種比例，(A＋T)/(A＋T＋G＋C)＝44%，因此(A1＋T1)/(A1＋T1＋G1＋C1)＝ ，在整個單鏈中A＋T＋G＋C＝1，可以得出，(G1＋C1)/(A1＋T1＋G1＋C1)＝ 。 (2)題干中G1/(A1＋T1＋G1＋C1)＝21%，在互補(bǔ)鏈中G2＝ ，所以G2/(A1＋T1＋G1＋C1)＝56%－21%＝35%。,44%,56%,C1,解析 整個DNA中的A＋T占整個DNA堿基總數(shù)的44%，則G＋C占整個DNA堿基總數(shù)的56%，又因為其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，所以與G對應(yīng)的互補(bǔ)鏈(b)上的C占b鏈堿基總數(shù)的21%，則G(a鏈上)＋C(b鏈上)占DNA分子堿基總數(shù)的21%。因為總的G＋C占整個DNA分子堿基總數(shù)的56%，所以G(b鏈上)＋C(a鏈上)占整個DNA分子堿基總數(shù)的35%，推得G占b鏈堿基總數(shù)的35%，所以答案選A。 答案 A,,課堂 小結(jié),反向平行,脫氧核糖,互補(bǔ)配對,當(dāng)堂檢測,1,2,3,4,1.在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時，各“部件”之間需要連接。下圖中連接錯誤的是( ),,1,2,3,4,解析 同一條脫氧核苷酸鏈中，相鄰脫氧核苷酸之間的連接是通過脫氧核糖上的3號碳原子上的羥基與另一個脫氧核苷酸的5號碳原子上的磷酸基團(tuán)之間脫水聚合連接而成的。 答案 B,1,2,3,4,2.假設(shè)一個DNA分子片段中，堿基T共312個，占全部堿基的26%，則此DNA片段中堿基G所占百分比和數(shù)目分別是( ) A.26%,312個 B.24%,288個 C.24%,298個 D.12%,144個 解析 DNA分子的堿基數(shù)目和比例嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則，即DNA分子中有一個A，必定有一個和其互補(bǔ)的T；,1,2,3,4,有一個C，必有一個G。根據(jù)這個原理可知G＝ ＝24%；又知T共312個，占26%，則可知該DNA分子片段中共有堿基31226%＝1 200(個)；前面已計算出G占24%，則G的數(shù)目是1 20024%＝288(個)。 答案 B,1,2,3,4,3.下列能正確表示DNA片段的示意圖的是( ),1,2,3,4,解析 DNA中存在T，不存在U，可排除A選項； DNA分子的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，而不是B選項中同向的(依據(jù)兩條鏈中脫氧核糖分析)； A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵，可排除C選項。 答案 D,1,2,3,4,4.分析以下材料，回答有關(guān)問題。 材料一 在沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型之前，人們已經(jīng)證實了DNA分子是由許多脫氧核苷酸構(gòu)成的長鏈，自然界中的DNA并不以單鏈形式存在，而是由兩條鏈結(jié)合形成的。,1,2,3,4,材料二 在1949年到1951年期間，科學(xué)家查哥夫(E.Chargaff)研究不同生物的DNA時發(fā)現(xiàn)，DNA分子中的嘧啶核苷酸的總數(shù)始終等于嘌呤核苷酸的總數(shù)，即A的總數(shù)等于T的總數(shù)，G的總數(shù)等于C的總數(shù)，但(A＋T)與(G＋C)的比值是不固定的。,1,2,3,4,材料三 根據(jù)富蘭克琳等人對DNA的X射線衍射分析表明，DNA分子由許多“亞單位”組成，每一層的間距為0.34 nm，而且整個DNA分子長鏈的直徑是恒定的。 以上科學(xué)研究成果為1953年沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型奠定了基礎(chǔ)。請分析回答下列問題：,1,2,3,4,(1)材料一表明DNA分子是由兩條 組成的，其基本組成單位是 。 (2)嘧啶核苷酸的總數(shù)始終等于嘌呤核苷酸的總數(shù)，說明___ 。 (3)A的總數(shù)等于T的總數(shù)，G的總數(shù)等于C的總數(shù)，說明____ 。,1,2,3,4,(4)A與T的總數(shù)和G與C的總數(shù)的比值不固定，說明 。 (5)富蘭克琳等人提出的DNA分子中的亞單位事實上是 ；亞單位的間距都為0.34 nm，而且DNA分子的直徑是恒定的，這些特征表明 。,1,2,3,4,(6)基于以上分析，沃森和克里克提出了各對應(yīng)堿基之間的關(guān)系是 ，并成功地構(gòu)建了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 解析 材料一表明了當(dāng)時科學(xué)界對DNA的認(rèn)識是：DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的雙鏈結(jié)構(gòu)。嘧啶核苷酸的總數(shù)始終等于嘌呤核苷酸的總數(shù)，即A的總數(shù),1,2,3,4,等于T的總數(shù)，G的總數(shù)等于C的總數(shù)，說明二者可能是一種對應(yīng)關(guān)系，而A與T的總數(shù)和G與C的總數(shù)的比值不固定，則說明A與T之間的對應(yīng)和C與G之間的對應(yīng)是互不影響的，所以沃森和克里克提出了各對應(yīng)堿基之間的關(guān)系是A與T配對，C與G配對，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與各種事實相符，從而獲得了成功。,1,2,3,4,答案 (1)脫氧核苷酸長鏈 脫氧核苷酸 (2)DNA分子中嘌呤與嘧啶之間一一對應(yīng) (3)A與T一一對應(yīng)，C與G一一對應(yīng) (4)A與T之間的對應(yīng)和C與G之間的對應(yīng)互不影響 (5)堿基對 DNA分子的空間結(jié)構(gòu)非常規(guī)則 (6)A與T配對，C與G配對,