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(共43张PPT)
第3章　基因的本质
第2节　DNA的结构
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研习任务一　DNA双螺旋结构模型的构建
素养目标：1.生命观念：运用结构与功能观，分析DNA的结构与其蕴藏遗传信息的 功能是相适应的。2.科学思维：通过模型构建，理解DNA的化学组成、平面结构以 及立体结构。3.科学探究：通过制作DNA双螺旋结构模型，领悟模型构建在科学研 究中的应用。
1. 构建者： 和 。
2. 构建过程
沃森　
克里克　
梳理　教材
√
√
×
×
互动　探究
沃森和克里克获得成功的原因有哪些？
提示：对问题的强烈兴趣是科学探索的开端；丰富的学科知识储备是科学发展的前 提；多学科知识交叉渗透，是科学研究的重要手段；科学思维、探索求真的科学精 神，以及善于利用前人的成果和与人合作的品质，是做出伟大发现的关键。
重点　理解
DNA双螺旋结构的特点
随堂　练习
A. 富兰克林的DNA衍射图谱为模型的构建提供了重要依据
B. 根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构
C. 沃森和克里克最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列在外部，碱基 排列在内部，且A与T配对，G与C配对
D. DNA是以四种脱氧核苷酸为单位形成的
解析：对于DNA结构认识经过的历程是：基本单位是四种脱氧核苷酸→构成脱氧核 苷酸链→两条脱氧核苷酸链螺旋成DNA。在这个认识过程中，起初并不知道A一定与 T配对，G一定与C配对。
C
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研习任务二　DNA的结构
梳理　教材
1. DNA双螺旋结构的主要特点
平面结构
空间结构
（1）DNA是由 条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成 结构。
（3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律： A（腺嘌呤）一定与 配对，G（鸟嘌呤）一定与 配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作 原则。
两　
双螺旋　
脱氧核糖和磷酸　
碱
基　
氢键　
T（胸腺嘧啶）　
C（胞嘧啶）　
碱基互补配对　
2. DNA的方向性
（1）脱氧核糖上与 相连的碳称作1'－C，与 相连的碳称 作5'－C。
（2）DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5' 端，另一端有一个羟基（－OH），称作3'端。
（3）DNA的两条单链走向 ，从双链的一端起始，一条单链是从5'端到3'端 的，另一条单链则是从3'端到5'端的。
碱基　
磷酸基团　
相反　
3. DNA的结构
（1）平面结构
（2）空间结构
×）
×）
×）
互动　探究
1. DNA分子中一条脱氧核苷酸链中相邻的两碱基通过什么结构连接？
提示：－脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖－。
2. 在DNA结构稳定性的比较中，哪种碱基对的比例越高，DNA结构稳定性越高？
提示：G与C之间有3个氢键，其在DNA中所占比例越高，DNA就越稳定。
3. DNA的一条链中（G＋T）/（A＋C）＝0.5，（A＋T）/（C＋G）＝2，则该DNA 中另一条链上同样的碱基比例为多少？
提示：根据碱基互补配对原则，另一条链上（G＋T）/（A＋C）＝2，（A＋T）/（C ＋G）＝2。
重点　理解
1. 准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式
2. DNA分子中的碱基计算规律
（1）以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系
①A、T、G、C的关系：A＝T、G＝C。
②非互补碱基和之比：（A＋G）/（T＋C）＝（A＋C）/（T＋G）＝1。
结论：DNA中非互补碱基之和相等。
a.共性的体现是配对碱基相等，DNA中非互补碱基之和相等。
b.特异性的体现是互补碱基和的比值是不确定的。
（2）以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系（如上图）
①A1＝T2、G1＝C2、C1＝G2、T1＝A2。
②若1链中（A1＋G1）/（T1＋C1）＝m，由（1）中的碱基关系推断，则2链中（A2＋ G2）/（T2＋C2）＝1/m。
③互补碱基和之比：（A＋T）/（G＋C）不是定值。
④碱基比例与DNA分子的共性和特异性
结论：两链间非互补碱基和之比互为倒数。
（3）DNA双链和单链中碱基数量的联系
①若在双链中（A＋T）/（G＋C）＝n，则在1链中（A1＋T1）/（G1＋C1）＝n，2链 中（A2＋T2）/（G2＋C2）＝n。
结论：在同一DNA分子中，双链和单链中互补碱基和之比相等。
②若1链中A1占的比例为X1，2链中A2占的比例为X2，则整个DNA分子中A占的比例 为（X1＋X2）/2。
结论：某碱基占双链DNA碱基总数的百分比等于相应碱基占相应单链比值和的 一半。
随堂　练习
A. 另一条链的A＋T有10个
B. 另一条链的C＋G有10个
C. 该DNA分子中C占全部碱基的27.5％
D. 该DNA分子一条链上的两个相邻碱基由氢键相连
C
解析：一条链的A＋T有90个，根据碱基互补配对原则，另一条链的A＋T也为90个， A错误；其中一条链的A＋T有90个，另一条的T＋A也为90个，由于双链DNA中含有 200个碱基对，且C＝G，则另一条链的C＋G有110个，B错误；依照题意，可知一条 链中C＋G＝110个，则双链中C的数量有110个，该DNA分子中C占全部碱基的比例＝ 110/400×100％＝27.5％，C正确；该DNA分子一条链上的两个相邻碱基由“－脱氧 核糖－磷酸－脱氧核糖－”相连，D错误。
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研习任务三　制作 DNA双螺旋结构模型
梳理　教材
1. 目的要求
（1）通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。
（2）进一步理解和掌握DNA的结构。
（3）理解碱基互补配对原则。
2. 材料用具：曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物 品，都可用作模型制作的材料。
3. 实验原理
DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，碱基排 列在内侧，两条链的碱基互补配对，并通过氢键相连。
4. 步骤
（1）组装“脱氧核苷酸模型”
利用材料制作若干个 、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
（2）制作“多核苷酸长链模型”
将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成两条多核苷酸长链。注意两条长链的单核苷酸 数目必须 ，碱基之间能够 。
（3）制作“DNA分子平面结构模型”
按照 的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方 向 。
（4）制作“DNA分子的立体结构（双螺旋结构）模型”
把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
脱氧核糖　
相同　
互补配对　
碱基互补配对　
相反　
×
√
×
互动　探究
1. DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？
提示：碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
2. DNA是如何维系它的遗传稳定性的？
提示：两条链上的碱基之间的氢键和每条链上的磷酸二酯键共同维持了双螺旋结构的 稳定性。
3. 为什么可以利用DNA指纹来识别身份？
提示：两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此可以利用DNA指纹 来识别身份。
随堂　练习
A. 制作模型时，每个脱氧核糖上都要连接2个磷酸基团和1个碱基
B. 制作模型时，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用3个氢键连接物相连
C. 制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在内侧，构成基本骨架
D. 制成的模型中，如果有腺嘌呤8个，则模型中有胞嘧啶7个
D
解析：DNA的每条链的3'端的脱氧核糖上都连接1个磷酸基团和1个碱基，A错误；制 作模型时，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连，B错误；制成的模型中， 磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，构成基本骨架，C错误；DNA的两条链之间遵 循碱基互补配对原则，即A＝T、C＝G，腺嘌呤与鸟嘌呤之和等于胞嘧啶和胸腺嘧啶 之和，30个脱氧核苷酸构成的DNA双螺旋结构模型中A＋C＝15，若腺嘌呤8个，则模 型中有胞嘧啶7个，D正确。
[知识结构]
[主题要点]
1. DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
2. DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列 在内侧。
3. 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A一定与T配对，G一定与C配对，碱基之 间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
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课堂小测试
A. 双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性
B. DNA单链上相邻碱基之间以氢键连接
C. ④结构可表示腺嘌呤脱氧核苷酸
D. 生活在高温环境中的生物，其DNA中⑤的比例相对较高
D
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解析：双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性，每个DNA分子中特定的碱基排列 顺序使DNA分子具有较强的特异性，A错误；DNA单链上相邻碱基之间以“－脱氧核 糖－磷酸－脱氧核糖－”连接，B错误；根据DNA分子中碱基互补配对原则，①为胸 腺嘧啶，且④不是脱氧核苷酸，C错误；⑤为C－G碱基对，C－G之间有3个氢键，而 A－T之间只有2个氢键，因此C－G碱基对的含量越高，DNA分子越稳定，即生活在 高温环境中的生物，其DNA中⑤的比例相对较高，D正确。
A. DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
B. DNA分子的基本单位由核糖、含氮碱基和磷酸组成
C. DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架
D. 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则
解析：DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，脱氧核糖核苷酸由脱氧核糖、含氮 碱基和磷酸组成，B错误。
B
A. 某DNA分子中胞嘧啶占25％，则每条单链上的胞嘧啶占25％～50％
B. 某DNA含有500个碱基，可能的排列方式有4500种
C. 某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基数的26％，则该DNA分子上有鸟嘌呤 288个
D. 若某环状DNA片段含有2 000个碱基，则该DNA同时含有2个游离的磷酸基团
C
解析：如果DNA分子中胞嘧啶占25％，胞嘧啶分布在两条DNA单链上，因此每一条 单链上胞嘧啶占0～50％，A错误；某DNA分子含有500个碱基，碱基对数是250，因 此可能的排列方式有4250种，B错误；由DNA分子的碱基互补配对原则可知，双链 DNA中A＋C＝T＋G＝50％，因此如果DNA分子有胸腺嘧啶312个，占总碱基比为26 ％，则鸟嘌呤G占总数的24％，数量是312÷26％×24％＝288个，C正确；若小型环 状DNA含有2 000个碱基，则其中没有游离的磷酸基团，D错误。
A. β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44％
B. α链中（G＋C）/（A＋T）＝11/14，β链中（G＋C）/（A＋T）＝14/11
C. α链中胸腺嘧啶所占的比例是16％，占双链DNA分子的8％
D. （A＋T）/（G＋C）的比值可体现不同生物DNA分子的特异性
B
解析：DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56％，则腺嘌呤与 胸腺嘧啶的数量之和占全部碱基总数的44％，互补碱基之和在单双链中比值相等，因 此β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和也占该链碱基总数的44％，A正确；根据碱基 互补配对原则，若α链中（G＋C）/（A＋T）＝14/11，则β链中（A＋T）/（G＋C） ＝11/14，B错误；α链中胸腺嘧啶所占的比例是1－56％－28％＝16％，则占双链中的 比例是16％÷2＝8％，C正确；不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不 同，即（A＋T）/（C＋G）的值不同，该比值体现了不同生物DNA分子的特异性，D 正确。
解析：（1）图中1是磷酸，2是脱氧核糖，3是碱基，1、2、3结合在一起的结构是由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成的脱氧（核糖）核苷酸。
磷酸
脱氧核糖
脱
氧（核糖）核苷酸
解析：（2）DNA分子的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接，T的中文名称是胸腺嘧啶。
磷酸和脱氧核糖交替连接
胸腺
嘧啶
（3）DNA分子中3与4是通过 连接起来的。
解析：（3）DNA分子中连接2条脱氧核苷酸链上的碱基的结构是氢键。
氢键
（4）DNA被彻底氧化分解后，能产生含氮废物的是（用序号表示） 。
解析：（4）DNA分子的组成成分是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，因此DNA被彻底氧化分解后，能产生含氮废物的是碱基，即图中的3和4。
3和4
（5）DNA分子具有多样性的原因是 。
解析：（5）DNA分子具有多样性的原因是碱基排列顺序的千变万化。
碱基排列顺序的千变万化
2

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