第2章 第2节 第1课时 DNA分子的结构(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物必修2（苏教版2019）

知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 沃森 克里克 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 脱氧核苷酸 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 C、H、O、N、P 碱基 脱氧核糖 磷酸 脱氧核苷酸 反向平行 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 脱氧核糖 磷酸 碱基互补配对 胸腺嘧啶 腺嘌呤 胞嘧啶 鸟嘌呤 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 × √ √ × × 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 答案　A 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 答案　D 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 氢键 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 设计图 脱氧核糖 脱氧核苷酸 双螺旋结构 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 相等 G 相等 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 等于 等于 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 × √ 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 √ √ × 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 提示：圆圈表示磷酸，五边形表示脱氧核糖。 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 答案　D 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 本讲结束 请按ESC键返回 综合检测 素养达标 知识整合 新知探究 第二章　遗传的分子基础 生物·必修2 遗传与进化（配 SJ 版） 菜 单 综合检测 素养达标 情境探究 素养落实 第二节　DNA分子的结构和复制 第1课时　DNA分子的结构 [学习目标] 1．通过尝试制作DNA双螺旋结构的模型，概述DNA分子的结构及特点，领悟人们在探索DNA分子结构的历程中的科学方法与科学精神。 2．基于对DNA的结构及特点的理解，进一步形成结构与功能相适应的观念。 3．运用数学方法分析DNA分子的结构，阐述碱基多种多样的排列顺序蕴含着丰富的遗传信息。 知识点一　DNA是由两条脱氧核苷酸链组成的双螺旋分子 新知梳理　素养奠基 1．DNA双螺旋模型的构建 (1)构建者：美国科学家_____和英国科学家_______。 (2)建立过程 2．DNA分子的双螺旋结构模型 (1)DNA分子的基本组成单位——______________。 ①结构模式图 ②构成：由1分子磷酸、1分子_____________和1分子碱基构成。其中碱基包括A、T、G和C共4种。 ③种类：腺嘌呤脱氧核苷酸、___________________、________________________和胞嘧啶脱氧核苷酸共4种。 (2)DNA分子的结构图示 (3)DNA分子的结构图示解读 基本组 成元素 ______________________ 组成物质 [①]_______，[②]___________，[③]________ 基本组 成单位 [④]____________，共4种 整体结构 由两条链按____________方式盘旋成双螺旋结构 结构特点 外侧 由____________和________交替连接组成基本骨架 内侧 碱基之间通过氢键连接；遵循________________原则，即T(____________)一定与[⑥]_______配对，C(______)一定与[⑦]__________配对 【判断正误】 1．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图片的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构。( ) 2．沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构模型中，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．DNA分子由两条方向相反的脱氧核苷酸链盘旋而成。( ) 4．在DNA分子中一定存在：C＝T，A＝G。( ) 5．双链DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。( ) 探究学习　素养形成 1．沃森和克里克在构建DNA分子结构模型的过程中利用了他人的哪些经验和成果？ 提示：(1)英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图片； (2)化学家构建蛋白质模型的方法； (3)奥地利科学家查哥夫的研究成果：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)的量这一碱基之间的数量关系。 2．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。 3．关于DNA分子的结构(如图) (1)由DNA分子的结构推知，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？ (2)在双链DNA分子中，有几个游离的磷酸基团？1个磷酸与几个脱氧核糖相连？1个脱氧核糖与几个磷酸相连？两条链的碱基通过什么相连？ (3)若图中一条链的序列是5′－ACTGGT－3′，那么它的互补链的序列是什么？ 提示：(1)1∶1。通过“－脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖－”相互连接。 (2)2个。1个或2个。1个或2个。氢键。 (3)3′－TGACCA－5′。 4．DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有多少种排列方式？这有什么意义？ 提示：4n。这构成了DNA分子的多样性，决定了遗传信息的多样性。 【归纳总结】 1．DNA分子的结构(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。 2．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：DNA分子的特定的碱基排列顺序。 题组通关　素养案例 1．下列关于DNA结构模型构建相关的说法中，错误的是(　　) A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像 B．沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构模型 C．研究DNA结构常用的方法是X射线衍射技术 D．查哥夫发现碱基A的量等于T的量、C的量等于G的量 解析　在DNA结构构建方面，威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的X衍射图片，A错误。 2．下面为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是(　　) A．③有可能是碱基A B．②和③相间排列，构成DNA分子的基本骨架 C．①②③中特有的元素分别是P、C和N D．与⑤有关的碱基对一定是A－T 解析　该DNA分子含有四种碱基，且A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，因此与⑤有关的碱基对一定是A－T，与③有关的碱基对一定是G－C，但无法确定③⑤具体是哪一种碱基。DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，应为图中的①②。①中特有的元素是P，③中特有的元素是N，而C并不是②所特有的，③中也含有C。 知识点二　设计和制作DNA分子双螺旋结构模型及DNA相关计算 新知梳理　素养奠基 1．制作DNA分子双螺旋结构模型 (1)制作原理：DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。碱基通过_______连接成碱基对，排列在内侧。 (2)制作程序：设计制作计划，准备材料→绘出DNA模型的_________→制作若干个磷酸、___________、碱基→若干个________________→脱氧核苷酸链→DNA分子的平面结构→DNA分子_______________。 2．DNA相关计算 分析图可得出以下规律 (1)DNA双链中互补的两个碱基数量________，即A＝T，C＝______。 (2)DNA双链中，两个不互补的碱基之和比值_____，并为碱基总数的1/2，即(A＋G)/(A＋G＋T＋C)＝(T＋C)/(A＋G＋T＋C)＝(A＋C)/(A＋G＋T＋C)＝(T＋G)/(A十G＋T＋C)＝1/2。 (3)一条链中互补的两碱基之和占该单链的比______其互补链中这两碱基之和占互补链的比，_____ DNA双链中这两种碱基之和占碱基总数的比例，即eq \f(A1＋T1,A1＋T1＋C1＋G1)＝eq \f(A2＋T2,A2＋T2＋C2＋G2)＝eq \f(A＋T,A＋T＋C＋G)，eq \f(C1＋G1,A1＋T1＋C1＋G1)＝eq \f(C2＋G2,A2＋T2＋C2＋G2)＝eq \f(C＋G,A＋T＋C＋G)。 (4)若一条链中(A1＋G1)/(T1＋C1)＝K，则另一条链中(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/K。 (5)不同DNA中，eq \f(A＋T,G＋C)值不同。 【判断正误】 1．模型制作时考虑组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核苷酸，其中所含的碱基是A、U、G、C。( ) 2．制作模型时可以先制作一条脱氧核苷酸链，然后依据碱基互补配对原则制作另一条链。( ) 3．某同学制作的碱基对模型如下图所示，这个模型是正确的。( ) 4．双链DNA中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等。( ) 5．如果DNA一条链中的(A＋C)/(T＋G)为m，那么互补链中(A＋C)/(T＋G)为1。( ) 探究学习　素养形成 1．某同学用纸片、细线等材料及剪刀、针等工具制作了一个DNA双螺旋结构模型。下图是该同学剪出来的一些小纸片，若C代表碱基，则A和B分别代表什么？ 2．依据碱基互补配对原则，思考：DNA的两条单链之间，哪些比例是相等的？DNA的两条单链之间，哪些比例互为倒数？ 提示：能配对的两个碱基之和所占的比例，即(A＋T)或(G＋C)在每条链上占的比例；不能配对的两个碱基之和所占的比例，即(A＋C)/(G＋T)或(A十G)/(C＋T)。 3．碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性有哪些？ 提示：(1)共性：不因生物种类的不同而不同。 eq \f(A,T)＝eq \f(T,A)＝1；eq \f(G,C)＝eq \f(C,G)＝1；eq \f(A＋C,T＋G)＝eq \f(A＋G,T＋C)＝1。 (2)特异性：eq \f(A＋T,G＋C)的值在不同DNA分子中是不同的，是DNA分子多样性和特异性的表现。 【归纳总结】 解答碱基计算题目的三个步骤 第一步：搞清题中所给出的碱基数或碱基数的和是占单链的比例还是双链的比例，所求的是占整个DNA的比例还是占其中一条链的比例。 第二步：画出一个DNA模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。 第三步：根据碱基互补配对原则及有关规律进行计算。 题组通关　素养案例 某同学制作一个DNA片段模型，现准备了15个碱基A塑料片，8个碱基T塑料片，40个脱氧核糖和40个磷酸塑料片，为了充分利用现有材料，还需准备碱基C塑料片(　　) A．8个　　　　　　　B．24个 C．16个　　　　　　D．12个 解析　DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，所以40个脱氧核糖和磷酸的塑料片能形成20个脱氧核苷酸对，即20个碱基对。在双链DNA中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A－T、G－C，所以15个碱基A塑料片，8个碱基T塑料片，能形成8个A－T碱基对。因此，为了充分利用现有材料，还需准备12个碱基C塑料片，以形成12个C－G碱基对。 [生活情境] DNA分子杂交技术在社会生活中已经得到广泛应用。如用在刑侦领域上，可从犯罪嫌疑人和现场遗留物中分别提取DNA，在一个温度下水浴加热，使氢键断裂，双链打开。若两份样本来自同一个体，在温度降低时，两份样本中的DNA单链会通过氢键连接在一起；若不是来自同一个体，则两份样本中的DNA单链在一定程度上不能互补，这样可以鉴别犯罪嫌疑人。 探究： (1)该应用实例的理论基础是什么？ (2)DNA分子中碱基互补配对原则对遗传信息的传递有什么意义？ 提示：(1)由于每个人的DNA分子不同，利用了DNA分子的特异性。 (2)能保证遗传信息在传递过程中的准确性。 [课堂小结] 1．生命观念：磷酸和脱氧核糖交替连接形成的基本骨架、碱基对的连接以及规则的双螺旋结构保持了DNA分子的稳定性，但是这种稳定性是相对的，在加热或特定酶的作用下，氢键会发生断裂。DNA分子的这种稳定性与可变性决定了它能够为生物的遗传和变异提供物质基础。 2．社会责任：DNA双螺旋结构的构建是多位科学家相互交流借鉴共同努力的结果，离不开科学技术的支持和多学科交叉渗透，我们应该学习这种科学精神和态度。 3．科学思维：通过DNA碱基数量关系的定量分析，推测出碱基之间的互补配对关系。学会用数学方法分析生物学问题，利用模型与建模的方法进行生物学研究。 $$