3.2DNA的结构课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第3章 基因的本质 第2节 DNA的结构 1 学习 目标 1.通过掌握 的结构和功能，理解生命的延续和发展。 2.通过 中的碱基数量的计算，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。 3.通过动手制作 双螺旋结构模型，加深对 结构特点的认识和理解。 2 基础落实·必备知识全过关 3 知识点一 DNA双螺旋结构模型的构建 1. 构建者：美国生物学家______和英国物理学家________。 沃森 克里克 4 2. 过程 衍射图谱 A C 螺旋 C 5 旁栏边角 想一想 碱基互补配对原则对遗传信息的传递具有什么意义? ___________________________________________________________________________ _________________________ 提示 根据碱基互补配对原则， 两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。 结论语句 辨一辨（1） 威尔金斯和富兰克林提供了 的电子显微镜图像。( ) × （2） 查哥夫提出 分子中 、 。( ) × （3） 沃森和克里克构建的 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。( ) √ （4） 沃森和克里克构建出了 分子的双螺旋结构模型。( ) √ （5） 是以4种核糖核苷酸为单位连接形成的长链。( ) × 6 知识点二 DNA的结构 1. 的结构层次 基本组成元素:__________________ 基本组成物质:磷酸、__________、含氮碱基 基本组成单位:____________（4种） 单链:脱氧核苷酸链 两条 双链: ________结构 C、 、 、 、 脱氧核糖 脱氧核苷酸 双螺旋 7 2. 双螺旋结构的主要特点 （1） 是由两条单链组成的，这两条链按__________方式盘旋成双螺旋结构。 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________， 另一端有一个羟基 ，称作________。 的两条单链走向______，从双链的 一端开始，一条单链是从 端到 端的，另一条单链则是从 端到 端的。 反向平行 端 端 相反 （2） 中的________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；______排 列在内侧。 脱氧核糖和磷酸 碱基 （3） 两条链上的碱基通过______连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律： _______________一定与 （胸腺嘧啶）配对，_____________一定与C（胞嘧啶）配对。 碱基之间的这种一一对应的关系，叫作______________原则。 氢键 A（腺嘌呤） （鸟嘌呤） 碱基互补配对 8 旁栏边角 想一想 每个 片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸基团、脱氧核糖 与含氮碱基的数目比值是多少？ ____________________ 提示 2个。 。 结论语句 辨一辨（1） 中A与 碱基对所占的比例越高，该 稳定性越强。 ( ) × （2） 一个 分子中1个磷酸均与2个脱氧核糖相连。( ) × （3） 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 端。( ) × （4） 单链中的A与 的数量一定相等。( ) × （5） 每个 分子中，脱氧核糖数 磷酸基团数 含氮碱基数。( ) √ 9 知识点三 制作DNA双螺旋结构模型 1.材料用具 曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。 10 2. 制作过程 .&1& . 磷酸 4种不同的碱基 脱氧核糖 脱氧核苷酸 11 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸链 互补配对 相反 碱基 12 右 双螺旋 13 结论语句 辨一辨（1） 磷酸与脱氧核糖交替连接构成 链的基本骨架。( ) √ （2） 双链 分子中嘌呤数等于嘧啶数。( ) √ （3） 分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的。( ) √ （4） 两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、 、C、 四种碱基。( ) √ （5） 一条链上相邻的两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。 ( ) √ 14 重难探究·能力素养全提升 15 主题一 DNA双螺旋结构模型的构建 情境探究 1. 两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？ 请结合以下资料进行分析： 16 资料一 螺旋的直径是固定的，均为 。 资料二 嘌呤和嘧啶的分子结构图 结论：_________________________________________________。 提示 不是相同的碱基两两相连，应是嘌呤与嘧啶相连 17 2. 请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？ 来源 碱基的相对含量 腺嘌呤A 鸟嘌呤 胞嘧啶C 胸腺嘧啶 人 30.9 19.9 19.8 29.4 牛 27.9 22.7 22.1 27.3 酵母菌 31.3 18.7 17.1 32.9 结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 结论：___________________________。 提示 A与 配对， 与C配对 18 视角应用 下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、查哥夫等人在 分子结构构建方面 的突出贡献的说法，正确的是( ) B A.威尔金斯和富兰克林提供了 分子的电子显微镜图像 B.沃森和克里克提出了 分子的双螺旋结构模型 C.查哥夫提出了A与 配对，C与 配对的正确关系 D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于 的量、C的量等于 的量 [解析] 在 分子结构的构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了 衍射图谱；查 哥夫发现了A的量总是等于 的量、C的量总是等于 的量；沃森和克里克在此基础上 提出了 分子的双螺旋结构模型。 19 主题二 DNA的结构 情境探究 如图为大肠杆菌 分子结构示意图（片段）。请根据图示分析并回答下列问题。 20 1. 是由两条单链按照反向平行方式盘旋成的双螺旋结构,如何理解“反向”的含 义？ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 2. 什么是碱基互补配对原则？哪种碱基对的数量对 分子结构的稳定性影响更大？ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 提示 的每一条链都有两个末端,有游离的磷酸基团的一端称作 端,另一 端有一个羟基 ,称作 端。 的这两条单链走向是相反的,从双链的一端起 始,一条链是 端到 端,另一条链是从 端到 端。 提示 在 的内部,A总是与 配对,C总是与 配对,碱基之间这种一一对应的关 系,叫作碱基互补配对原则。由于A与 之间是两个氢键, 与C之间是三个氢键, 中 碱基对越多,结构越稳定。 21 3. 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 碱基对排列顺序的千变万化，使 储存了大量的遗传信息。 4. 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。 22 方法突破 1. 的结构特点 23 2.解读 结构模型的三个关键 24 视角应用 1. 在对 结构的探索历程中，沃森和克里克提出的双螺旋结构具有划时代的意义。 下列关于真核生物中 分子结构的叙述，错误的是( ) D A. 分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等 B.游离的磷酸基团一定位于 分子每条链的 端 C.脱氧核糖和磷酸基团交替连接构成 分子的基本骨架 D. 分子一条链上相邻碱基之间通过“磷酸—脱氧核糖—磷酸”连接 25 [解析] 分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，而一分子脱氧核苷酸由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成，故 分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和是相等的，A项正确；双链 的两条链反向平行，每条链中游离磷酸基团那一端称作 端，B项正确； 的基本骨架由脱氧核糖和磷酸基团交替连接而成，C项正确； 分子一条链上相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，D项错误。 26 2. [2023河南郑州高一期中]下图为 分子 的结构模式图，请据图回答下列问题。 （1） 1的名称是______，2是__________，5 是________________，6是________，7是 ______，8是______________________。 磷酸 脱氧核糖 脱氧核糖核苷酸 碱基对 氢键 一条脱氧核糖核苷酸链 [解析] 由题图可知，该图是 分子的平面 结构，其中1是磷酸，2是脱氧核糖，5是脱氧 核糖核苷酸，6是碱基对，7是氢键，8是一条 脱氧核糖核苷酸链。 27 （2） 3、4分别代表的碱基是______（写出相应的符号即可）。 C、 [解析] 碱基 和C之间有3个氢键，A和 之间有2个氢键，所以3、4代表的是 、C。 （3） 的值越____（填“大”或“小”）， 的热稳定性越高。 小 [解析] 碱基 和C之间有3个氢键，A和 之间有2个氢键， 的值越小， 的热稳定性越高。 28 （4） 某同学制作的 双螺旋结构模型中，一条链所用的碱基模块为 ，则其互补链中，上述碱基模块的比应为_________。 [解析] 双螺旋结构中，已知一条链上 ，即 ，根据碱基互补配对原则可知，其互补链中， 。 29 主题三 DNA碱基数目的相关计算规律 情境探究 回答有关碱基互补配对原则应用的问题。 设 一条链为1链，互补链为2链。根据碱基 互补配对原则可知， ， ， ， 。 请据此完成以下推论。 30 （1） _____________； ________。 即双链中 ___， ___， ______ ______ ______ 。 规律一：双链 分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和 为碱基总数的一半。 提示 C （2） ________； ________。 （ 为相应的碱基总数） 规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个 分子中都相等，简记为“补 则等”。 31 （3） 与 的关系是__________。 规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。 互为倒数 （4）若 ， ，则 。 32 方法突破 有关碱基数目计算的三大规律 33 视角应用 1. 某 分子中 的量占整个 分子碱基总数的 ，其中一条链上的 的 量占该链碱基总数的 ，那么，对应的另一条链上的 的量占该链碱基总数的比例 是( ) A A. B. C. D. [解析] 已知 分子中 的量占整个 分子碱基总数的 ，根据碱基互补 配对原则， 、 ，所以 ，则 ， 又知一条链上的 的量占该链碱基总数的 ，即 ；在双链 分子 中， ，则 。 34 2. [2023湖北武汉高一期中]下列有关双链 分子的叙述，错误的是( ) A A.若 分子一条链中的碱基 所占比例为 ，则另一条链中的碱基A所占比例为 B.如果一条链上 ，则整个 分子中该比值也为 C.如果一条链上的 ，则另一条链上该比值为 D.由50个碱基对组成的 分子片段中最多含有氢键的数量为150个 35 [解析] 一条链中的碱基 与另一条链中的碱基A配对，若 分子一条链中的碱基 所占比例为 ，则另一条链中的碱基A所占比例也为 ，A项错误；如果一条链上 ，根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值为 ，整个 分子中该比值也为 ，B项正确；A与 配对， 与C配对，如果一条链上的 ，则另一条链上该比值为 ，C项正确； 之间有2个氢键， 之间有3个氢键，因此由50个碱基对组成的 分子片段中最多含有氢键的数量为 （个），D项正确。 36 3. [2022江苏盐城高一校考阶段练习] 的一条单链中 。上述 比例在其互补单链和整个 分子中分别为( ) B A.0.4、0.6 B.2.5、1.0 C.0.4、0.4 D.0.6、1.0 [解析] 根据碱基互补配对原则，在整个 分子中， 、 ，所以 。在双链 分子中，一条链上的 与另一条链上的 互为倒数，因而在互补链中 ，B项正确。 37 经典图示 晨背要语 1. 双螺旋结构的主要特点：①脱氧 核糖和磷酸基团交替连接，排列在外 侧，构成基本骨架；②碱基通过氢键连 接成碱基对，排列在内侧。 2. 的两条单链方向相反，从双链的 一端开始，一条单链是从 -端到 -端 的，另一条单链则是从 -端到 -端 的。 38 经典图示 晨背要语 3.双链 分子中，嘌呤碱基数 嘧啶 碱基数，即 。 4. 分子碱基的排列顺序代表了遗传 信息，每种 都具有不同于其他 的特定碱基排列顺序。 续表 39 $$