备课素材：DNA的方向2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

DNA的方向 人教2019版高中生物学必修2《遗传与进化》说，DNA两条链反向平行： 且图示了两条链的排列方向：      上图的下方，在教材将一个脱氧核糖的结构放大，并标记了碳原子的序号，同时也标注了DNA单链从5'－端到3'－端的方向性。 在课后练习题第4小题，也有这个方面的考查        学生完成此题时，学生很容易犯的错误就是选A，因为很多学生对DNA的结构的理解更多地停留在碱基互补配对上，而没有注意到DNA两条链的方向性。此题要联系5'－端、3'－端的知识，互补链的序列应该是反向互补，所以答案为C 在构建DNA的双螺旋模型时候，学生可能拼出这样的 正确的应该是： DNA分子两条单链为什么会是反向呢？ 只有DNA分子的两条链反向，才能使内部互补的碱基对之间形成更多的氢键，才能使得结构更加稳定。 DNA两条链反向时，胞嘧啶内侧的O原子、N原子、H原子，可分别与鸟嘌呤内侧的H原子、H原子、O原子之间形成3个氢键，胸腺嘧啶内侧的O原子、H原子，刚好分别与腺嘌呤内侧的H原子、N原子之间形成2个氢键。 若是正向平行，虽然A与T之间仍有机会形成2个氢键，但C与G之间只能形成1个氢键，明显碱基对间的稳定性降低了。   DNA的复制过程中，新合成的子链只能5'－端到3'－端延伸。因此，一条子链（上面）可以连续合成，另一条子链（下面）只能合成片段，然后在连接在一起，教材增加了科学性。     在DNA的转录中， mRNA合成时延伸的方向也是从5'－端到3'－端。这是因为RNA聚合酶催化核糖核苷酸形成磷酸二酯键时也是有方向性的，只能催化核糖核苷酸的5'－磷酸端与已形成的mRNA的3'－OH端之间形成磷酸二酯键。       翻译过程中，mRNA的默认书写顺序为5'－端到3'－端，也就是密码子的读取顺序。 这幅图上将3'－OH画在左边，而5'－磷酸画在右边，因为与tRNA配对的mRNA的默认书写顺序为5'－端到3'－端，并且与下图翻译的中tRNA的方向一致。      第68页蛋白质合成示意图中可以看到5'－端开始的3个碱基是AUG位置，是甲硫氨酸，这表明密码子的读法是从5'－端开始的。同时tRNA的反密码子与mRNA上密码子配对时，也是反向的，并且核糖体的移动方向是从5'－端向3'－端，直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才终止。 密码子和反密码子是如何对应的？答案见下面：        mRNA中密码子能够与tRNA的反密码子通过碱基互补配对而相互识别结合。这种碱基配对有时并不严格遵循碱基互补配对原则，出现摆动现象，此时，mRNA上的密码子第1位和第2位碱基（5'→3'）与tRNA上反密码子第3位和第2位碱基（5'→3'）之间仍然遵循碱基互补配对原则，而反密码子的第1位碱基与密码子的第3位碱基配对存在碱基配对的摆动现象。     如某种tRNA上的反密码子第1位碱基为次黄嘌呤（I），则可分别与mRNA分子中密码子第3位的A、C或U配对；反密码子第1位的U可分别与密码子第3位的A或G配对；反密码子第1位的G可分别与密码子第3位的C或U配对。由此可见，摆动配对能使一种tRNA识别mRNA序列中的多种简并性密码子。所以反密码子可没有密码子那么多! 利用PCR技术扩增目的基因时，需要设计引物，而引物是有方向性的，由于DNA聚合酶延伸子链只能从5'－端到3'－端。因此，引物序列需要与模板链的3'－端发生碱基配对，形成子链延伸（5'→3'）的起点。近些年有些高考题有考到这个知识点。        例、如图表示细胞中DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述正确的是（　　） A、DNA复制过程中子链合成的方向都是从5′到3′ B、DNA复制过程中随后链片段间的连接离不开DNA聚合酶 C、DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上 D、从图示可知，DNA分子是双向复制和多起点复制的，这缩短了复制所需的时间 解析：本题结合DNA复制的过程图，考查DNA复制的过程和特点，要求考生识记DNA复制的过程、特点、条件等基础知识，能运用所学的知识，结合题图对相关选项作出准确的判断．值得注意的是C选项，该选项的说法是正确的，但从图中得不到此结论． 分析题图：图示表示DNA分子复制过程，根据箭头方向可知DNA复制是双向复制，且形成的子链的方向相反．DNA复制需要以DNA的两条链为模板，所以首先需要解旋酶断裂两条链间的氢键，还需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段，此外还需原料（四种脱氧核苷酸）和能量．、根据图中箭头的方向可知DNA复制过程中子链合成的方向都是从5′到3′，A正确；由图可知，DNA复制过程中随后链片段间没有连接，B错误；DNA分子的复制时，需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段，C正确；图