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生物学（新人教版）
遗传与进化
第三章 第2节
DNA的结构
探究型情境教学
20世纪40年代末50年代初，DNA被确定为遗传物质
①多样性和特异性
②连续性。能够精确地复制自己，保证在亲子代之间的传递
③稳定性。结构稳定，保证遗传信息的准确，同时又具有可变化的机制
④可以控制生物的性状
Q：你认为遗传物质应该具备什么特点
3
DNA的基本单位是：
脱氧核苷酸
脱氧
核糖
P
含氮碱基
CH2
O
1'
2'
3'
4'
5'
H
H
OH
H
H
H
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
(4种)
基础回顾
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
一、DNA双螺旋结构的构建
资料1：20世纪30年代，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，但对DNA的空间结构一无所知。
同一条链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键
进行连接
A
G
C
T
一、DNA双螺旋结构的构建
可能性1
可能性2
可能性3
磷酸、脱氧核糖交替链接排列在外侧
碱基排列在内侧
资料2 : 磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水。
富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。
嘌呤是双环化合物，占有空间大，嘧啶是单环化合物，占有空间小，经测定DNA螺旋的直径是恒定的,约为2nm。
一、DNA双螺旋结构的构建
资料3 : DNA双螺旋直径恒定为2nm，
四种碱基结构式如右图：
资料4：奥地利生物化学家查哥夫研究数据如下图：
A:G T:C A:T G:C 嘌呤：嘧啶
牛 1.29 1.43 1.04 1.00 1.1
人 1.56 1.75 1.00 1.00 1.0
小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99
酵母 1.67 1.92 1.03 1.20 1.0
母鸡 1.45 1.29 1.06 0.91 0.99
沙雷氏菌 0.7 0.7 0.95 0.86 0.9
鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02
在DNA中，腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量
①不同生物DNA分子嘌呤与嘧啶的物质的量大致相同
即A+G=T+C
②腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的物质的量大致相同
即A=T
③鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的物质的量大致相同
即G=C
问题3:两条脱氧核苷酸链.上碱基和碱基之间是如何连接的
(1)A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量。
(2)A- -T碱基对与G C碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径。
(3)A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定。A.与T配对，C与G配对(碱基互补配对原则)。且每对碱基之间以氢键连接。
资料5：富兰克林拍的衍射图谱翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。
一、DNA双螺旋结构的构建
DNA两条链的方向是相反的。
说明DNA两条单链呈中心对称
①两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，且A只和T配对、G只和C配对(碱基互补配对原则；讲解数量关系)
②两条单链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
③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
二、DNA的结构
利用提供的材料，以小组为单位制作DNA双螺旋结构模型，并讨论以下问题。
合作探究
1、组内每位同学拼出一个脱氧核苷酸，全组同学的脱氧核苷酸连接成一个DNA双链结构，
并尝试描述这个DNA的结构特点。
2、组间进行模型对比，寻找所拼模型的不同之处，思考DNA能够储存大量遗传信息的原因
3、观察DNA结构模型中各种碱基的数量关系，并尝试总结数量关系式
核心探讨：DNA的多样性和稳定性
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。
A1= , T1= , C1= , G1= 。
A1
C1
T1
G1
1链
DNA分子
2链
T2
G2
A2
C2
T2
A2
G2
C2
DNA分子中碱基数目的相关计算
碱基互补配对原则的应用
1
DNA单链的有关计算
2
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+G=T+C=A+C=T+G=碱基总数的50%
例1：某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，那么鸟嘌呤的分子数占（ ）
A. 9 % B.18 % C. 32 % D. 64 %
C
规律一：在双链DNA中 总数与 总数相等，碱基总数的50%。
嘌呤碱基
嘧啶碱基
A+C = = = = 。
A+G
T+C
T+G
碱基总数的50%
A1 +T1
（A+T）
1
2
=
=
A2 +T2
例2、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量是多少？
24%
（G+C）
1
2
G1 +C1
G2 +C2
=
=
A+T
G+C
A1+T1
G1+C1
A2 +T2
G2 +C2
=
=
规律二：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，即若在一条链中(A+T)/(G+C)＝m，在互补链及整个DNA分子中(A+T)/(G+C)＝ 。
2
DNA碱基数目的相关计算规律
A1+G1
T1+C1
=a
T2+C2
A2+G2
=1/a
A1+C1
T1+G1
T2+G2
A2+C2
=
例3：DNA分子中一条单链中，（A+G）/（T+C）=0.4，则互补链中和整个DNA分子中该比值分别是（ ）
A.0.4和0.6 B.2.5和1.0 C.0.4和0.4 D.0.6和1.0
B
规律三：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，即若在DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）＝a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）＝ ，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）＝
A+G
T+C
=1
2
DNA碱基数目的相关计算规律
一、概念检测
1．DNA 两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基。 （ ）
（2）在DNA的双链结构中，碱基的比例总是（A+G）/（T+C）=1。 （ ）
2．下面是DNA的结构模式图，请写出图中①~⑩ 的名称。
① ；② ；
③ ；④ ；
⑤ ；⑥ ；
⑦ ；⑧ ；
⑨ ；
⑩ 。
胞嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胸腺嘧啶
脱氧核糖
磷酸
脱氧核苷酸
碱基对
氢键
一条脱氧核苷酸链的片段
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
C
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
19
DNA指纹技术
在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。你能从下面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
利用DNA分子的特异性。

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