3.2dna的結構第1課時課件2023-2024學年高一下學期生物人教版

第3章基因的本質

第2節(jié)DNA的結構第1課時DNA的結構環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的構建1.DNA是由幾條鏈構成的？

它具有怎樣的立體結構？2.DNA的基本骨架是由哪些物質組成的？

它們分別位于DNA的什么部位？3.DNA中的堿基是如何配對的？

它們位于DNA的什么部位？環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的構建沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結構，是科學家合作研究的典范，在科學界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你哪些啟示？要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗；要善于與他人交流、合作，閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的；研究小組成員在知識背景上最好是互補的；對所從事的研究要有興趣和激情；等等。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）1.DNA的基本單位——脫氧核苷酸環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）2.脫氧核苷酸長鏈磷酸基團與相鄰脫氧核苷酸的3'-C連接形成磷酸二酯鍵。多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接形成DNA分子的一條鏈。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）小組成員合作，模擬脫氧核苷酸之間的連接方式，小組成員連接成一條脫氧核苷酸長鏈。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）（1）觀察隊伍中各成員的方向，脫氧核苷酸長鏈是否具有方向性？提示：每條脫氧核苷酸長鏈的一端有一個游離的磷酸基團，由于磷酸基團連接在脫氧核糖的5'-C上，因此這一端稱為5'-端。長鏈的另一端有一個羥基，由于羥基連接在脫氧核糖的3'-C上，因此這一端稱為3'-端。因此，脫氧核苷酸長鏈就有了方向性，一端為5'-端，另一端為3'-端。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）（2）同一條脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間由什么連接？提示：同一條脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間由脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖連接。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）3.DNA的結構（1）DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）（2）DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內側。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對具有一定的規(guī)律：A（腺嘌呤）一定與T（胸腺嘧啶）配對；G（鳥嘌呤）一定與C（胞嘧啶）配對。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）雙鏈DNA中有幾個游離的磷酸基團？1個磷酸基團與幾個脫氧核糖相連？DNA雙鏈中，連接兩個配對堿基的是什么？提示：2個。提示：1個磷酸基團與2個或1個脫氧核糖相連。提示：氫鍵。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）1個脫氧核糖與幾個磷酸相連？雙鏈DNA的平面結構和雙螺旋結構哪個更穩(wěn)定？提示：1個脫氧核糖與2個或1個磷酸相連。提示：雙螺旋結構更穩(wěn)定。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路一）堿基互補配對原則美國科學家鮑林進一步完善了DNA雙螺旋結構模型，指出存在于鳥嘌呤和胞嘧啶之間的是3個氫鍵，而不同于腺嘌呤和胸腺嘧啶之間的2個氫鍵。氫鍵越多，結構越穩(wěn)定，即含G—C堿基對的比例越大，DNA的結構越穩(wěn)定。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）閱讀教材相關內容，了解DNA分子獨特的雙螺旋結構，并整理成表格。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）結合DNA的平面結構和空間結構示意圖，討論解決問題。1.DNA的基本單位是脫氧核苷酸，有同學說圖中①②③構成一個脫氧核苷酸，有同學說②③④也是一個脫氧核苷酸，這兩種觀點是否正確？環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）2.DNA是由兩條脫氧核苷酸長鏈構成的，如何確定一條脫氧核苷酸鏈的兩端？

兩條單鏈的方向是否相同？結合DNA的平面結構和空間結構示意圖，討論解決問題。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）3.DNA的基本骨架是由什么構成的？DNA的內部堿基是如何配對的？結合DNA的平面結構和空間結構示意圖，討論解決問題。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）4.每個DNA分子中有幾個游離的磷酸基團？

磷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶含氮堿基數(shù)的比例是多少？結合DNA的平面結構和空間結構示意圖，討論解決問題。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）5.DNA中所有的脫氧核糖都連著兩個磷酸基團嗎？結合DNA的平面結構和空間結構示意圖，討論解決問題。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）6.DNA分子中堿基對的種類影響DNA的穩(wěn)定性嗎？結合DNA的平面結構和空間結構示意圖，討論解決問題。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）1.數(shù)量關系每個DNA分子中，游離的磷酸基團有兩個；A—T堿基對有兩個氫鍵，G—C堿基對有三個氫鍵；脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）2.位置關系單鏈中相鄰的堿基通過脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖連接；互補鏈中相鄰的堿基通過氫鍵連接。環(huán)節(jié)二：DNA的結構（思路二）3.化學鍵氫鍵：連接互補鏈中的相鄰堿基。磷酸二酯鍵：連接單鏈中相鄰的兩個脫氧核苷酸。環(huán)節(jié)三：DNA的結構特點DNA只含有4種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？提示：DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基的排列順序是千變萬化的。堿基排列順序的千變萬化，使DNA儲存了大量的遺傳信息。環(huán)節(jié)三：DNA的結構特點1.多樣性：堿基對的數(shù)量不同、排列順序千變萬化。在生物體內，一個最短的DNA分子也大約有4000個堿基對，堿基對有A—T、T—A、G—C、C—G4種。試計算含有4000個堿基對的DNA分子有多少種。提示：有44000種。環(huán)節(jié)三：DNA的結構特點人的基因組約含有31.6億個堿基對，人的DNA分子有多少種排列方式？提示：43160000000種。環(huán)節(jié)三：DNA的結構特點2.特異性：每個DNA分子中堿基對的特定排列順序，構成了DNA分子的特異性。DNA可以像指紋一樣用來識別身份，這種方法就是DNA指紋技術。閱讀教材中的“科學·技術·社會”，思考：如何獲得DNA指紋圖？

該技術有哪些應用？環(huán)節(jié)三：DNA的結構特點在現(xiàn)代刑偵領域中，DNA指紋技術發(fā)揮著越來越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根頭發(fā)等樣品，刑偵人員就可以進行DNA指紋鑒定。你能從下面的DNA指紋圖判斷出懷疑對象中誰是罪犯嗎？環(huán)節(jié)三：DNA的結構特點3.穩(wěn)定性回顧DNA分子的結構，DNA是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性的？（1）靠DNA堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián)。（2）在DNA的雙螺旋結構中，由于堿基對平面之間相互靠近，形成了與堿基對平面垂直方向上的相互作用力。核心總結1.如圖為某DNA分子片段示意圖，下列有關敘述錯誤的是（

）A.圖中①②③是構成DNA分子的基本單位B.圖中④和⑥為嘧啶，⑤和⑦為嘌呤C.①和②交替排列構成DNA分子的基本骨架D.DNA分子中堿基對⑧越多，其熱穩(wěn)定性越低課堂練習AB2.DNA雙螺旋結構模型的提出是20世紀自然科學的偉大成就之一。下列研究成果中，為該模型構建提供主要依據(jù)的是（

）①赫爾希和蔡斯證明DNA是遺傳物質②富蘭克林等拍攝的DNA衍射圖譜③查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等④鮑林及其同事用X射線衍射技術率先解出了蛋白質的二級結構A.①②B.②③C.③④D.①④B課堂練習環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路一）一、目的要求通過制作DNA雙螺旋結構模型，加深對DNA結構特點的認識和理解。二、材料用具曲別針、泡沫塑料、紙片、扭扭棒、牙簽、橡皮泥、鐵絲等。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路一）三、活動過程1.制作模型前先進行小組討論，進行模型的總體設計。主要解決以下問題：（1）需要選取幾種材料？

分別制成什么形狀以代表DNA的哪個組分？（2）各組分間應當在什么位置相互連接？（3）根據(jù)堿基互補配對原則和脫氧核苷酸的結構、模型的長度，各組分的數(shù)量大致需要多少？環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路一）2.將所用材料進行預處理，用刀、剪子等工具做成約5mm厚的小片。3.制作一定數(shù)量的各種組分的模型。4.用一定方式，將分別代表磷酸、脫氧核糖和堿基的模型連接成一個個脫氧核苷酸分子，注意連接位置。5.將單個脫氧核苷酸模型在桌面上排成縱列，通過磷酸二酯鍵將它們串連成DNA分子單鏈模型。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路一）6.以做好的單鏈為模板，按照堿基互補配對原則，將其余脫氧核苷酸模型排列在已經(jīng)做好的單鏈一側（兩條鏈要反向平行），再將它們彼此縱向連接，然后將各堿基對以一定方式連接，制作成DNA分子平面模型。7.兩名同學分別握住模型兩端左右旋轉，展示DNA的雙螺旋結構。若組分間連接不牢導致模型松散，展示前可對模型各連接處進行加固。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路一）注意事項：1.事先需要計算磷酸、脫氧核糖、四種堿基、氫鍵、磷酸二酯鍵的數(shù)量，按照預估數(shù)量制作組件模型。2.選取不同顏色的紙片制作四種堿基，堿基對之間的配對方式用缺口形狀互補的方式表示。3.制作脫氧核苷酸時注意磷酸和堿基與脫氧核糖的連接位置。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路一）4.制作脫氧核苷酸鏈時要注意磷酸二酯鍵的連接位置。5.制作互補脫氧核苷酸鏈時，既要遵循堿基互補配對原則，又要注意堿基與脫氧核糖的連接位置，以確保兩條鏈反向平行。6.由平面結構旋轉成空間結構時，注意觀察模型的耐受情況，不必強求每10個堿基對組成一個螺旋。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路二）1.確定本組的制作計劃，并分工準備各種材料。2.模型設計。繪制DNA雙螺旋結構模型的設計圖，確定模型的大小，確定DNA各部分結構的數(shù)量關系。確定用哪幾種材料來代表磷酸、脫氧核糖和堿基。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路二）3.模型制作。（1）制作脫氧核苷酸。①用自己選取的實驗材料，制作成不同形狀、不同大小和不同顏色的物體，用來代表脫氧核糖、磷酸和不同的堿基。②在脫氧核糖上標出碳的位置，進而確定連接磷酸和堿基的位置。③將各種組件整合在一起，制作多個脫氧核苷酸模型。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路二）（2）制作DNA平面結構模型。將脫氧核苷酸進行橫向配對連接，再將脫氧核苷酸對進行縱向連接，逐步完成DNA分子平面結構模型的制作。（3）制作DNA空間結構模型。把DNA平面結構旋轉一下進行固定，即可得到一個DNA雙螺旋結構模型。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路二）4.根據(jù)設計圖，檢查已經(jīng)完成的DNA雙螺旋結構模型，對模型的不足之處加以修正。5.展示制作的模型，開展小組內自評和小組間互評。環(huán)節(jié)一：DNA雙螺旋結構模型的制作（思路二）科學家構建的DNA雙螺旋結構模型，指的是兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤繞所形成的雙螺旋結構。在真核生物中，此雙螺旋結構多是鏈狀的，并且細胞核中的DNA與組蛋白等組成染色質；在原核生物中，DNA為環(huán)狀，且不與蛋白質結合成染色質；少數(shù)病毒還具有單鏈DNA。環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系1.氫鍵數(shù)目A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵，其中C—G堿基對數(shù)（或相對含量）越多，DNA分子越穩(wěn)定。環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系（1）根據(jù)堿基對數(shù)求氫鍵數(shù)氫鍵數(shù)=A—T堿基對數(shù)×2+C—G堿基對數(shù)×3一個DNA分子有1000個堿基對，其中A有240個，該DNA分子中含有______個氫鍵。2760環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系（2）根據(jù)氫鍵總數(shù)求堿基對數(shù)A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵，每個C—G堿基對比A—T堿基對多1個氫鍵。假設堿基對全為A—T，氫鍵總數(shù)與堿基對數(shù)量×2的差值，就是C—G堿基對的數(shù)量。一個DNA分子有1000個堿基對，氫鍵有2600個，該DNA分子中含有_____個G。600環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系2.堿基數(shù)目雙鏈DNA中，A=T，C=G，則嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)；任意兩個不互補堿基之和恒等，即A+G=T+C=A+C=T+G，為堿基總數(shù)的50%。某生物細胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤占18%，那么鳥嘌呤占_____。32%環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系3.比例（1）非互補堿基之和的比例在DNA雙鏈中，A=T，G=C，則（A+G）/（T+C）=1。環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系根據(jù)堿基互補配對原則可知，A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。設DNA的一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈，如圖。推論1：非互補堿基之和的比例在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，在整個DNA分子中為1。環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系DNA分子的一條單鏈中(A+C)/(G+T)=0.4，在其互補鏈和整個DNA分子中(A+C)/(G+T)分別是_____、_____。2.51環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系（2）互補堿基之和的比例根據(jù)堿基互補配對原則可知，A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1。推論2：在雙鏈DNA中，互補堿基之和的比等于在任何一條單鏈中互補堿基之和的比。環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系DNA的一條單鏈中(A+T)/(G+C)=0.4，在其互補鏈和整個DNA分子中(A+T)/(G+C)分別是_____、_____。0.40.4環(huán)節(jié)二：DNA中堿基的數(shù)量關系某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測定結果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關系圖，繪制正確的是_____。C