3.2 DNA的结构导学案-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修二

3.2 DNA的结构学案 【学习目标】 概述DNA结构的主要特点。 制作DNA双螺旋结构模型。 讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程。 【学习重难点】 1．教学重点 （1）DNA分子的结构。 （2）碱基互补配对原则及其重要性。 （3）DNA分子的多样性。 2．教学难点 DNA分子的立体结构特点。 【预习新知】 DNA双螺旋结构模型的构建 1．构建者：美国生物学家__沃森__和英国物理学家__克里克__。 2．构建过程： DNA的结构 1．DNA的结构层次： (1)基本组成元素：__C、H、O、N、P__。 (2)组成物质： ①__磷酸基团__，②__脱氧核糖__，③__含氮碱基__。 (3)基本组成单位：④__脱氧核糖核苷酸__，共__4__种。 (4)整体结构：由__2__条长链反向平行按__双螺旋__方式盘旋而成。 2．DNA的结构特点： (1)基本骨架：由__脱氧核糖__和__磷酸__交替连接组成。 (2)内侧：碱基之间通过__氢键__连接，且遵循__碱基互补配对__原则。根据此原则写出各序号代表的碱基种类。 ⑤：__A__　⑥：__G__　⑦：__C__　⑧：__T__ 【易错提示】 （1）威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结（ ） （2）沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型中，脱氧核糖—磷酸骨架排列在螺旋外部，碱基排列在螺旋内部（ ） （3）沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法（ ） 答案：（1）×（2）√（3）√ 【深化探究】 一、DNA的结构 [问题探究] 1．构成DNA分子的化学元素有哪些？其中N存在于什么部位？ 提示：C、H、O、N、P，其中N存在于碱基中。 2．由DNA的结构推知，脱氧核苷酸和含氮碱基的比值是多少？一条单链中的相邻碱基是怎样连接的？ 提示：1∶1，通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相互连接。 归纳总结： 1．DNA分子的结构层次 2．DNA分子的结构 (1)DNA单链：脱氧核苷酸分子连接成脱氧核苷酸链(如图)。 (2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成(如图)。 ①每个DNA片段中之间的数量比为1∶1∶1，游离的磷酸基团有2个。 ②一条核苷酸链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键相连；连接双链之间的化学键为碱基对之间的氢键。 ③每个脱氧核糖(除两端外)连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。 ④在DNA分子的一条单链中相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接。 ⑤若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。 3．DNA分子的结构特性 (1)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。 (2)多样性：DNA分子中碱基对(脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性→遗传信息的多样性→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。 4．DNA双螺旋结构模型的构建 二、DNA分子碱基比率的计算 [问题探究] 1．DNA分子中A＝T、G＝C，每条链中也有该等量关系吗？ 提示：一般没有。 2．若DNA分子一条链中A＋T/G＋C＝a，则另一条链中该比值为多少？整个DNA分子中的该比值呢？ 提示：a；a。 归纳总结： 1．碱基互补配对原则 A－T，G－C，如图所示。 2．有关推论 (1)规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即“嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数”。 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。 (2)规律二：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。 由图知：A1＋T1＋G1＋C1＝m，A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。 因为A1＝T2、T1＝A2，则A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)，。 (3)规律三：在DNA双链中，一条单链的的值与另一条互补单链的的值互为倒数关系。简记为“不配对的碱基和之比在两条单链中互为倒数”。 注意　在整个DNA分子中该比值等于1。 (4)规律四：DNA双链中，一条单链的的值，与另一条互补链的的值是相等的，也与整个DNA分子中的的值相等。 注意　综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。 (5)规律五：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。 (6)规律六：若＝b%，则%。 (7)规律七：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。 【巩固训练