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结构决定功能，DNA作为主要的遗传物质，具有怎样的结构呢？
结构
功能
？
主要的遗传物质
DNA
第3章 基因的本质
本节聚焦
1、沃森和克里克是怎样揭示DNA的双螺旋结构的？这一研究过程给我们哪些启示？
2、DNA的双螺旋结构有哪些主要特点？
3.2 DNA的结构
自主探究
阅读P48-P50回答问题
1、揭示DNA双螺旋结构的科学家是谁？
2、研究DNA结构常用的方法是什么？
3、双螺旋模型的建立借鉴了哪些已有成果？
4、完成P49讨论题。
5、DNA双螺旋结构主要特点有哪些？
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1、揭示DNA双螺旋结构的科学家是谁？
2、研究DNA结构常用的方法是什么？
3、双螺旋模型的建立借鉴了哪些成果？
美国生物学家沃森和英国物理学家克里克
X射线晶体衍射法
DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含A、T、C、G 4种碱基。
成果
模型
如何构成DNA
将碱基安排在双链螺旋内部；脱氧核糖—磷酸骨架安排在外部；A与T配对，G与C配对；DNA两条链的方向相反。
威尔金斯和富兰克林获得DNA衍射图谱
照片数据为依据推算出DNA呈螺旋结构，构建多种双螺旋和三螺旋结构模型（被否定）
碱基在哪，如何连接？
查哥夫发现在DNA中，A的量总是等于T的量，G的量总是等于C的量
腺嘌呤A
鸟嘌呤G
胞嘧啶C
胸腺嘧啶T
DNA具恒定直径，能解释碱基的数量关系；制作的模型与X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符。
撰写发表论文
沃森、克里克、威尔金斯获诺贝尔奖
1. 请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。
（1）DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？
（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？
（3）DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？
2. 沃森和克里克默契配合，提示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？
两条；这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
是由脱氧核糖和磷酸组成 它们排列在DNA的外侧
①要善于利用他人的研究成果和经验；
②要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的；
③ 研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。
思考讨论
碱基的配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。它们位于DNA的内侧
二、DNA的结构
5、DNA双螺旋结构主要特点有哪些？
①DNA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。
②DNA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，并且碱基配对具有一定的规律：A与T配对，C与G配对。碱基之间的这种一一配对关系叫做碱基互补配对原则。
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
A与T之间两个氢键，G与C之间三个氢键。
T
G
C
A
G
T
T
G
A
C
C
A
5′
3′
3′
5′
什么是1`-C、5`-C、5`端、3`端？
脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1`-C，与磷酸基团相连的碳叫作5`-C。
DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团称5`端,另一端有一个羟基(-OH)称3`端。
CH2
H
OH
H
H
H
H
碱基
磷酸
集团
5`
1`
2`
3`
4`
立体结构图
平面结构图
思考讨论
T
G
C
A
G
T
T
G
A
C
C
A
1、连接脱氧核苷酸的化学键是什么？
2、一个双链DNA分子中有几个脱氧核糖连接1个磷酸？有几个游离的磷酸？
3、DNA中一定A=T,G=C吗？
4、两条链中相邻碱基怎么连接？一条链上相邻碱基怎么连接？
5、A+T含量为40%的DNA分子和A+T含量为60%的DNA分子哪个结构更稳定，为什么？
1个双链DNA分子中只有2个脱氧核糖连接一个磷酸，只有2个磷酸连接一个脱氧核糖，叫游离磷酸。
相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键相连。
DNA双链中A=T,G=C，DNA单链中不一定。
两条链的相邻碱基之间通过氢键相连，一条链的相邻碱基之间通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连。
A+T含量为40%的DNA分子更稳定，因为G-C碱基对比例越大氢键越多，结构越稳定。
DNA分子的特性
2.特异性：
每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序。
3.稳定性：
1.多样性：
外部磷酸和脱氧核糖交替连接，内部碱基互补配对形成规则的双螺旋结构。
碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序。
DNA的组成和结构可用一二三四五表示
（1）一种结构：规则的双螺旋结构
（2）两条链：两条反向平行的脱氧核苷酸长链
（3）三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
（4）四种碱基：A、G、C、T，四种碱基组成四种脱氧核苷酸（A=T；G≡C；碱基互补配对原则）
（5）五种元素：C、H、O、N、P
1、双链DNA分子中，嘌呤碱基总数和嘧啶碱基总数有何关系？
DNA碱基数目的相关计算规律
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知：A1=T2 ， T1=A2， G1 = C2 ， C1=G2。则在双链DNA中： A = T ， G = C。
A＋G等于T＋C，即在双链DNA中嘌呤碱基总数与嘧啶碱基
总数相等。
同时A+G=T+C=A+C=T+G=碱基总数的50%，即任意两个不互补碱基之和相等且占碱基总数的一半。
2、双链DNA分子一条链中（A+T）/（G+C）=a，则其互补链中（A+T）/（G+C）比值是多少，整个DNA中呢？
DNA碱基数目的相关计算规律
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
T2+A2
C2+G2
=
=
=a
即互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同。
A1 +T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
（G+C）
1
2
G1 +C1
G2 +C2
=
=
3、双链DNA分子一条链中（A+G）/（T+C）=a，则其互补链中（A+G）/（T+C）比值是多少，整个DNA中呢？
DNA碱基数目的相关计算规律
A1+G1
T1+C1
T2+C2
A2+G2
=
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A+G
T+C
=1
即非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1。
探究-实践：
制作DNA双螺旋结构模型
一、目的要求
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。
二、模型设计
分别用哪几种材料来代表组成DNA的磷酸、脱氧核糖和碱基？这3种物质是在什么部位相互连接的？怎样将这几种材料正确连接起来？
DNA中每个脱氧核苷酸之间是在什么部位相互连接的？怎样将脱氧核苷酸正确的连接起来？
模型中如何体现DNA的两条链是反向平行的？又怎样体现碱基之间互补配对？
脱氧核糖的1号碳原子和碱基相连，5号碳原子和磷酸相连。
一个脱氧核苷酸3号碳与另一个脱氧核苷酸的磷酸相连。
通过脱氧核糖体现 互补碱基之间表示出氢键
三、模型制作
组装“脱氧核苷酸模型”
利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。
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相同，碱基之间能够互补配对。
制作DNA分子平面结构模型
按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。
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。
模型展示
思考讨论
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？
　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？
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。
1． (不定项） 下列关于DNA结构的叙述中，错误的是（ ）
A．每个双链DNA最多含有4种脱氧核苷酸
B．每个碱基上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖
C．每个DNA中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数
D．一段双链DNA中若有40个胞嘧啶，就同时含有40个腺嘌呤
2．（2022·浙江·高考真题）某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是（ ）
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
C
B D
课堂练习
3．计算题
①某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
②在DNA的一条单链中，（A+G）/（T+C）=0.4，则其互补链中（A+G）/（T+C）比值是多少，整个DNA中呢？
③双链DNA分子中A+T占所有碱基总数的54%，一条链中G占该碱基总数的22%，其互补链中G占碱基总数的比例？
参考答案：① 27% ②2.5和1 ③24%
1.
2、下面是DNA的分子的结构模式图，说出图中1－10的名称。
1. 胞嘧啶
2. 腺嘌呤
3. 鸟嘌呤
4. 胸腺嘧啶
5. 脱氧核糖
6. 磷酸
7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
8. 碱基对
9. 氢键
10. 一条脱氧核苷酸链的片段
练习与应用
√ √
3.在含有4种碱基的DNA区段中，腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，则（ ）。
A.b≦0.5 B.b≧0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b-1)个 D.胞嘧啶为b(1/2a-1)个
4.一条DNA单链的序列是5'-GATACC-3'，那么它的互补链的序列是（ ）
A.5'-CTATGG-3' B.5'-GATACC-3'
C.5'-GGTATC-3' D.5'-CCATAG-3'
C
C

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