高中生物 第四章 遺傳的分子基礎 第15課時 DNA分子的結構和復制(Ⅰ)課件 蘇教版必修2.ppt

遺傳的分子基礎 1 閱讀教材p67 了解dna雙螺旋結構模型的構建過程 2 結合教材p68和相關模型 概述dna分子的雙螺旋結構模型的特點 3 結合教材p69制作dna雙螺旋結構模型 理解dna分子的結構特點并掌握有關的計算規(guī)律 目標導讀 dna分子的雙螺旋結構模型的特點及其相關計算 重難點擊 一dna分子的結構 二設計和制作dna分子雙螺旋結構模型 當堂檢測 dna分子的結構和復制 三有關dna分子結構的計算 1 解開dna分子結構之謎20世紀30 50年代 許多科學家對dna分子結構進行了深入的研究 結合教材 了解科學家們的探索歷程 一dna分子的結構 不對稱 胸腺嘧啶 t 胞嘧啶 c 螺旋 一條 鏈 雙螺旋結構 2 dna分子的結構層次依據上述科學家的探索完善下圖圖解 探究dna分子的結構層次 磷酸 脫氧核糖 含氮堿基 np 脫氧核苷酸 3 dna分子的結構 1 寫出上圖中各部分的名稱 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 雙螺旋結構的特點 1 dna分子是由鏈構成的 這兩條鏈按照的方式盤旋成雙螺旋結構 2 dna分子中的交替連接 排列在雙螺旋的外側 構成基本骨架 排列在內側 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關系 叫做原則 氫鍵 a g 堿基互補配對 1 相鄰堿基之間的連接方式 兩條鏈之間 以氫鍵相連 形成堿基對 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行判斷 4 每個dna片段中有2個游離的磷酸基團 分別在2條鏈的其中一端 即5 端 歸納提煉 dna結構的 五 四 三 二 一 記憶五種元素 c h o n p 四種堿基 a g c t 相應地有四種脫氧核苷酸 三種物質 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)則的雙螺旋結構 活學活用 1 如圖為dna分子的平面結構 虛線表示堿基間的氫鍵 請據圖回答下列問題 1 從主鏈上看 兩條單鏈平行 從堿基關系看 兩條單鏈 2 和相間排列 構成了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 該dna片段中共有腺嘌呤個 c和g構成的堿基對共對 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 問題導析 1 dna分子兩條鏈按平行方式盤旋成雙螺旋結構 在外側和交替連接 構成基本骨架 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)應為個 實際氫鍵個數(shù)為260個 多出個 應為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 兩條單鏈是反向平行的 從堿基關系看 兩條單鏈遵循堿基互補配對原則 2 脫氧核糖與磷酸交替連接 排列在外側 構成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 2 60 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 反向堿基互補配對 2 脫氧核糖磷酸 3 44 4 4060 g與c 二設計和制作dna分子雙螺旋結構模型 根據dna分子的結構特點 制作dna分子的雙螺旋結構模型 并完成下面的問題 1 材料用具硬塑方框2個 長約10cm 細鐵絲2根 長約0 5m 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10cm 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 按照每個的結構組成 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 這是實驗成敗的關鍵所在 3 制作dna分子平面結構模型 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 互補配對 4 制作dna分子的立體結構 雙螺旋結構 模型 把dna分子平面結構一下 即可得到一個dna分子的雙螺旋結構模型 旋轉 3 通過統(tǒng)計全班同學制得的模型 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) 位于外側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 兩條鏈間的堿基互補配對方式穩(wěn)定不變 總是a與t g與c配對 堿基對及其側鏈基團對維持dna分子的空間結構的穩(wěn)定有著重要的作用 上述兩點說明dna分子在空間結構上是穩(wěn)定的 dna分子具有 穩(wěn)定性 歸納提煉 1 構成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萬化 從而構成了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基礎 生物界多樣性的直接原因是蛋白質的多樣性 生物界多樣性的根本原因是基因的多樣性 2 如圖為dna分子結構示意圖 對該圖的正確描述是 活學活用 a 和 相間排列 構成了dna分子的基本骨架b 的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸c 當dna復制時 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 問題導析 1 脫氧核糖和交替連接構成dna分子的基本骨架 2 氫鍵的形成不需要 解析 和 相間排列 構成了dna分子的基本骨架 中的 不是這個胞嘧啶脫氧核苷酸的磷酸基團 下方的磷酸基團與 才能共同構成這個胞嘧啶脫氧核苷酸 是氫鍵 答案d 酶的催化 磷酸 三有關dna分子結構的計算 如圖是dna分子中堿基配對的情況示意圖 結合該圖總結與堿基互補配對原則有關的規(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 非互補堿基之和所占比例在兩條互補鏈中 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)據成倍的錯誤 2 注意提供的數(shù)據是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 對應的另一條互補鏈 b 上的g占該鏈堿基總數(shù)的比例是 a 35 b 29 c 28 d 21 活學活用 問題導析 1 dna分子中互補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對應的互補鏈 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 反向平行 脫氧核糖 互補配對 當堂檢測 1 2 3 4 1 在制作dna雙螺旋結構模型時 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之間脫水聚合連接而成的 答案b 1 2 3 4 2 假設一個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)目和比例嚴格遵循堿基互補配對原則 即dna分子中有一個a 必定有一個和其互補的t 1 2 3 4 有一個c 必有一個g 根據這個原理可知g 24 又知t共312個 占26 則可知該dna分子片段中共有堿基312 26 1200 個 前面已計算出g占24 則g的數(shù)目是1200 24 288 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分子的兩條鏈是反向平行的 而不是b選項中同向的 依據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 回答有關問題 材料一在沃森和克里克提出dna的雙螺旋結構模型之前 人們已經證實了dna分子是由許多脫氧核苷酸構成的長鏈 自然界中的dna并不以單鏈形式存在 而是由兩條鏈結合形成的 1 2 3 4 材料二在1949年到1951年期間 科學家查哥夫 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 34nm 而且整個dna分子長鏈的直徑是恒定的 以上科學研究成果為1953年沃森和克里克提出dna的雙螺旋結構模型奠定了基礎 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 34nm 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堿基之間的關系是 并成功地構建了dna分子的雙螺旋結構模型 解析材料一表明了當時科學界對dna的認識是 dna分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的雙鏈結構 嘧啶核苷酸的總數(shù)始終等于嘌呤核苷酸的總數(shù)