2023-2024学年 人教版 必修二 DNA的结构 学案.docx

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1、第2节DNA的结构课标内容要求核心素养对接概述DNA分子是由四种脱氧核昔酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码遗传信息。1 .说明DNA双螺旋结构模型的特点。2 .思考在DNA分子中碱基的比例和数量之间的规律，总结有关碱基计算的方法和规律。3 .动手制作模型，培养观察能力、空间想象能力、分析和理解能力。必备知识自主预习储备一、DNA双螺旋结构模型的构建1构建者：沃森和克里克。2 .关键性技术：X射线晶体衍射法。3 .构建过程已有结论：DNA是以4种脱氧核苴酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核昔酸分别含有A、T、G、C4种碱基。英国物理学家威尔金斯和他的同

2、事富兰克林的DNA衍射图谱。奥地利生物化学家查哥夫：在DNA中，腺嚓吟(A)的量总是等于胸腺嗜咤(T)的量；鸟量吟(G)的量总是等于胞(C)的量。(4)在此基础上成功构建了DNA双螺旋结构模型。4 .新模型的特点及意义特点：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分子具有恒定的直径。(2)意义能够解释A、T、G、C的数量关系。模型与X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符。二、DNA的结构1 .平面结构（如图）基本元素组成一C、H、O、N、PI组成物质一1碱基，1脱氧核糖,1磷酸I基本单位脱氧核昔酸,共4种IDNA-两条链反向平行2 .空间结构（I）DNA是由两条单链

3、组成的，这两条链按反蚯任方式盘旋成双螺旋结构。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（一OH）,称作五二端，两条单链走向相反,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。（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。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（腺嗓吟）一定与T（胸腺嗑咤）配对；G（鸟喋吟）一定与C（胞嗜咤）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。微思考:每个双链DNA分子中含有几个游离的磷酸基团？DNA分子一条链上的相邻碱基通过

4、什么结构相连？提示：2脱氧核糖一璘酸一脱氧核糖。判一判【（正确的打“7”,错误的打“X”）1 .富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。（）2 .组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核甘酸，其中所含的碱基是A、U、G、Co（）3 .在DNA分子中一定存在如下关系：C=T,A=Go（）4 .双链DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。（）5 .制作一个含有个A-T碱基对，加个G-C碱基对的长链，需要（2+3m）个扭扭棒。（）提示：1.2. XU（尿嚅嚏）只在RNA中含有，DNA中含有的是T（胸腺喀噫）。3. X在DNA分子双链上，A和T配对，C与G配对，一定存在的关系：A=T,G

5、=Co4. X双链DNA分子中大多数磷酸与2个五碳糖连接，但位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。5. 关健能力重难探究达成超3QDNA分子的结构和特性合作探究材料1下图为某同学在学习DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段（其中）代表磷酸基团）。材料2利用核酸检测技术可判断人体是否感染新冠病毒。核酸检测的主要原理是通过取得咽拭子样本提取RNA,用以合成双链DNA。扩增时将双链DNA在中性盐溶液中加热，两条DNA单链分开，叫作DNA变性。变性后的DNA如果慢慢冷却，又能恢复成为双链DNA,利用这一原理进行扩增后再检测。1 .请将材料1中画错的地方予以改正。提示：将DNA模型中碱基U改成

6、T;将核糖改为脱氧核糖；DNA分子的基本骨架由图中的“磷酸与磷酸相连”改为“脱氧核糖和磷酸交替连接”，C与G之间改为3个氢键。2 .DNA变性时高温破坏的结构是什么？提示：碱基对之间的氢键。3 .研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G+C的比例越高，需要解链温度越高。原因是什么？提示：AT碱基对之间有2个氢键，GC碱基对之间有3个氢键，所以DNA分子中G+C的比例越高，含有的氢键数越多，DNA结构越稳定。1. DNA分子的结构平面结构立体结构数量关系游离磷酸基团：每个DNA片段有2个。氢键：AT之间有2个，GC之间有3个。脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数。位置关系单链中：相邻碱基通过“

7、一脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖一”连接。双链间：相邻碱基通过氢键相连。化学键氢键：连接互补链中配对的碱基。磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核昔酸的脱氧核糖和磷酸。2. DNA的结构特性稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。多样性:DNA分子中碱基对（脱氧核昔酸对）的排列顺序多种多样,构成了DNA的多样性一遗传信息的多样性一生物多样性。（3）特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。对点练习1.下图所示为DNA的某一片段，下列相关叙述正确的是（）A.每个脱氧核糖上均连着2个磷酸和1个碱基B.DNA中相对含量越多越稳定C.图中的种类由决定，共

8、有5种D.双链DNA中，A+T=G+CB大多数脱氧核糖上连着2个磷酸和1个碱基，但每条链末端的脱氧核糖上只连接1个磷酸和1个碱基，A错误；为氢键，氢键数目越多，DNA分子越稳定，B正确；图中脱氧核昔酸的种类由含氮碱基决定，共有4种，C错误；双链DNA分子中，A=T、G=C,但A+T不一定等于G+C,D错误。2.如图是构成核酸的两种核昔酸及它们形成的核昔酸链（N表示某种碱基）。下列有关叙述正确的是（）甲A.图甲中含氮碱基种类有A、U、G、CB.主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸含图乙的4种碱基C.若丙中N为T,则丙的基本组成单位是乙，若丙中N为U,则不可储存遗传信息D.将洋葱根尖细胞中的核酸分子彻

9、底水解后，可得到8种小分子物质D图甲中表示的是脱氧核昔酸，是组成DNA的基本单位，其中的含氮碱基种类有A、T、G、C,A错误；主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸为DNA,含4种碱基(A、T、C、G),图乙为核糖核昔酸，B错误；若丙中N为T,则丙为DNA,其基本组成单位是甲(脱氧核昔酸)，若丙中N为U,则丙为RNA,RNA也可储存遗传信息，C错误；洋慈根尖细胞中含有DNA和RNA,彻底水解后的产物有磷酸、核糖、脱氧核糖、A、T、C、G、U,共8种小分子物质，D正确。明错提醒如何正确判断核酸的种类若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。若含碱基T,一定为DNA；若含碱基U,一定为RNAo

10、所以用同位素标记碱基T或U,可探知是DNA或RNA。若大量利用碱基T,可认为进行了DNA的合成；若大量利用碱基U,可认为进行了RNA的合成。(3)若含碱基T,且AT或嘿吟喀喔，则为单链DNA。因为双链DNA中，A=T,G=C,喋吟(A+G)=喀喔。+C),(4)若嘿吟#喘矣，肯定不是双链DNA(可能为单链DNA,也可能为RNA)o但若是细胞中所有核酸的嘎吟嗡嗅，则可能既有双链DNA,又有RNA。奥3任DNA分子中碱基数的计算合作探究材料1DNA分子的一条单链与其所在的DNA分子中，一条单链与其互补链中碱基数0比值存在一定的关系，某同学绘制的相应关系图如下。材料2在双链DNA中，A和T之和占全部

11、碱基数的比例为机,其中一条链（链）中C占该链碱基数的比例为“。1 .材料1中的关系图绘制不正确的是哪个？提示：Co2 .材料2的另一条链（D链）中C占该链碱基总数的比例是多少？提示:1（,+）。1 .碱基互补配对原则AT,GC,如图所小。ATGCr*,11*一TACG2 .有关推论一个双链DNA分子中，A=T、C=G,则A+G=C+T,即“噂吟碱基总数等于喀咤碱基总数”。注意：一个双链DNA分子中，A+T与C+G不一定相等，而且一般都不相等。在双链DNA分子中，A+T或C+G在全部碱基中所占的比例等于其任何一条单链中A+T或C+G所占的比例。A1T1C1G1e、-I-1-m2m由图知：Ai+T

12、1+Gi+Ci=m,A2+T2+G2+C2=m,整个双链DNA上的碱基总数为2m。因为AI=T2、T1=A2,则A1+T1=A2+T2,A+T=(A+T)+(A2+T2),-A2+T2A1+n+A2+T2m2m在DNA双链中，一条单链的然!的值与另一条互补单链的鬻的值互为倒+cT2+C2数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。(4)DNA双链中，一条单链的1的值，与另一条互补链的”的值是相等的,G1+53+5也与整个DNA分子中的M的值是相等的。(5)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。(

13、6)若。=b%,则MW%。若已知A在双链中所占的比例为c%,则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%,最小值为0。对点练习3 .下列关于双链DNA的叙述，错误的是()A. 一条链中A和T的数量相等，则其互补链中A和T的数量也相等B. 一条链中G为C的2倍，则其互补链中G为C的1/2C. 一条链中C：T=I：2,则其互补链中G：A=2：1D. 一条链中A：T：G：C=I：2：3：4,则其互补链中A：T：G：C=2：1：4：3C根据碱基互补配对原则，双链DNA中，一条链中的A和T分别与互补链中的T和A配对，一条链中的G和C分别与互补链中的C和G配对，故一条链中A和T的数量相等，则其互补链

14、中A和T的数量也相等，一条链中G为C的2倍，则其互补链中G为C的1/2,A、B正确；一条链中C：T=I：2,则其互补链中G：A=I：2,C错误；双链DNA分子中，一条链中A：T：G：C=1：2：3：4,则其互补链中A：T：G：C=2：1：4：3,D正确。4 .从某生物组织中提取一个DNA进行分析，其中G+C占全部碱基的46%,又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中A占28%,C占24%,则与H链相对应的另一条链中，A、C分别占该链全部碱基的()A.26%、22%B.24%、28%C.14%、11%D.11%、14%A由DNA中G+C占全部碱基的46%可知，该DNA中A+T占全部碱基的54%,

15、则在该DNA双链中A=T=27%,G=C=23%,H链中A占28%,C占24%,则与H链相对应的另一条链中，A占该链全部碱基的比例为2X27%-28%=26%,C占该链全部碱基的比例为2X23%-24%=22%0法技巧关于碱基含计算的“两点两法”(1) “两点”为两个基本点A与T配对，G与C配对(A=T,G=Oo双链DNA分子中，嘿吟总数=啸嗯总数=1/2碱基总数(A+G=T+C)(2) “两法”为双链法和设定系数法用两条直线表示DNA分子的双链结构即双链法。设定系数法即设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。应用创新问题情境探究畲情境材料如图为某一同学利用纸片、橡皮泥、订书钉等制作的DNA模型的局部图。素养链接建构DNA的物理模型，可形象而概括地反映DNA分子结构的共同特征,加深对DNA结构特