第3章 第2节 DNA的结构（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化（人教版2019 不定项）

第3章　基因的本质 第2节　DNA的结构 栏目索引 自主落实 掌握必备知识 合作探究 提升关键能力 学以致用 发展核心素养 素养训练 评价学习效果 课时目标 1．基于生物学事实和证据，归纳概括DNA分子的结构特点。(生命观念) 2．利用碱基互补配对原则，对DNA分子中的碱基数量和比例进行推算。(科学思维) 3．尝试制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点。(科学探究) 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1．DNA结构模型的构建者：__________________。 2．构建过程 (1)英国物理学家威尔金斯和他的同事____________应用__________ ___________获得了高质量的DNA衍射图谱。 沃森和克里克 富兰克林 X射线衍 射技术 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 (2)奥地利生物化学家_________得出：在DNA中，腺嘌呤(___)的量总是等于_____________________的量；鸟嘌呤(___)的量总是等于_____ ________的量。 (3)沃森和克里克构建了一个将______安排在双链螺旋的内部，_____ _________________安排在螺旋外部的模型。 查哥夫 A 胸腺嘧啶(T) G 胞嘧 啶(C) 碱基 脱氧 核糖—磷酸骨架 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 二、DNA的结构 1．DNA的结构模式图 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 2．DNA双螺旋结构的特点 (1)DNA是由___条单链组成的，这两条链按____________方式盘旋成_______________。 (2)DNA中的_______________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；______排列在内侧。 (3)两条链上的碱基通过______连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与_____________________配对；G(鸟嘌呤)一定与__________________配对。 两 反向平行 双螺旋结构 脱氧核糖和磷酸 碱基 氢键 T(胸腺嘧啶) C(胞嘧啶) 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 三、制作DNA双螺旋结构模型 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 ◆助学巧记 DNA分子结构的“五、四、三、二、一” 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 ◆思维启迪 1．某双链DNA分子片段中A有20个，C有30个，推测该DNA分子片段中有多少个碱基。 提示：100个。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 2．以下为某同学制作的DNA双螺旋结构模型，图中的错误有几处？分别是什么？ 提示：2处；核糖应是脱氧核糖，磷酸二酯键连接位置错误。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 ◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”) 1．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型过程中，碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。(　　 　　) 2．组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，其中所含的碱基是A、U、G、C。(　　 　　) 提示：U(尿嘧啶)只存在于RNA中，DNA中特有的碱基是T(胸腺嘧啶)。 √ × 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 3．在DNA中一定存在如下关系：C＝T，A＝G。(　　 　　) 提示：在DNA分子双链中，A与T配对，C与G配对，一定存在的关系为A＝T，G＝C。 4．双链DNA中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。(　　 　　) 提示：双链DNA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。 × × 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 任务一 DNA的结构 下图是DNA片段的结构示意图。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 [问题探究] 1．写出图中数字的含义。 答案：1：碱基对。2：脱氧核苷酸链。3：脱氧核糖。4：磷酸。5：腺嘌呤脱氧核苷酸。6：腺嘌呤。7：氢键。 2．为什么“G—C”含量越多的DNA越耐高温？ 答案：G—C之间的氢键数量是3个，A—T之间的氢键数量是2个，所以含“G—C”越多则结构越稳定，越不容易被高温破坏。 3．DNA中，每个脱氧核糖均连接一个磷酸和一个碱基吗？ 答案：DNA中，每个脱氧核糖均连接一个碱基；除3 端的脱氧核糖只连接一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连接两个磷酸。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 1．DNA结构的三个关系 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 2．DNA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分子中碱基的排列顺序千变万化→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有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 (1)DNA中的“反向”指的是两条核苷酸链的走向是相反的，从双链的一端开始，一条单链的核苷酸是从5 端到3 端排列，另一条链上的核苷酸则是从3 端到5 端排列。 (2)加热超过90 ℃，DNA会解开双螺旋，当温度降低时，DNA又恢复为双螺旋结构。格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，加热致死的S型细菌内的DNA仍然保持活性，将R型细菌转化为S型细菌。 (3)DNA初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和碱基。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 1．(2024·张家口高一期末)如图是某DNA分子的部分结构示意图，其中①～⑥代表物质，下列叙述正确的是(　　) D 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 A．该DNA分子中①与②的比例为2∶1 B．该DNA分子的多样性与其空间结构有关 C．该DNA分子一条链中相邻的两个碱基之间通过氢键相连 D．该DNA分子的两条链中⑤的数量可能不等 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 该DNA分子中①(磷酸)与②(脱氧核糖)的比例为1∶1，A错误；DNA分子的多样性与碱基的排列顺序有关，与DNA空间结构(双螺旋结构)无关，B错误；处于一条链中的碱基不能通过氢键相连，而是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接起来，C错误；一个DNA分子的两条链中，某个碱基的数量可能不等，D正确。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 2．(不定项)(2024·长沙高一期末)DNA条形码(DNA Barcode)技术是一种利用一个或者多个特定的一小段DNA进行物种鉴定的技术。如下图中药材DNA条形码就是中药材的基因身份证。下列有关叙述正确的是(　　) CD 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 A．从中药材细胞中提取的DNA分子都有4个游离的磷酸基团 B．DNA分子和ATP分子中都含有腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸基团 C．中药材遗传信息的“条形码”相当于DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 D．不同种类中药材细胞中的DNA分子不同，但不同DNA分子彻底水解的产物种类相同 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 从中药材细胞核中提取的DNA分子是线性的，有2个游离的磷酸基团，但从中药材细胞质中提取的环状DNA分子没有游离的磷酸基团，A错误；DNA分子含有腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸基团，ATP分子中含有腺嘌呤、核糖和磷酸基团，B错误；中药材的遗传物质是DNA，遗传信息就储存在脱氧核苷酸的排列顺序中，中药材遗传信息的“条形码”相当于DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序，C正确；不同种类的中药材细胞中的DNA分子不同，但不同的DNA分子彻底水解的产物是相同的，都是磷酸基团、脱氧核糖和4种含氮碱基，D正确。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 任务二 DNA中碱基数量的计算 已知DNA由两条链构成，并且两条链之间的碱基遵循碱基互补配对原则，如果将两条链分别命名为H1、H2，则存在下列数量关系：A1＝T2，G1＝C2，T1＝ A2, C1＝ G2，如下图所示。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 [问题探究] 1．双链DNA分子中，嘌呤总数与嘧啶总数具有怎样的关系？ 答案：双链DNA分子中，嘌呤总数＝嘧啶总数，即A＋G＝T＋C或(A＋G)/(T＋C)＝1。 2．双链DNA分子中，两种非互补碱基之和与另两种非互补碱基之和具有怎样的关系？ 答案：双链DNA分子中，非互补碱基之和相等，且占DNA碱基总数的50%，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 1．以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系 (1)A、T、G、C的关系：A＝T，G＝C。 (2)非互补碱基和之比：(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(T＋G)＝1。 结论：DNA双链中非互补碱基之和相等。 2．以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系 (1)A1＝T2，G1＝C2，C1＝G2，T1＝A2。 (2)若1链中(A1＋G1)/(T1＋C1)＝m，则2链中(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/m。 结论：两条单链间非互补碱基和之比互为倒数。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 3．DNA双链和单链中碱基数量的关系 结论：在同一DNA中，单链中某互补碱基之和所占的比例与双链中该互补碱基之和所占的比例相等。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 (2)若1链中A1所占比例为X1，2链中A2所占比例为X2，则整个DNA中A所占比例为(X1＋X2)/2。 结论：某碱基占双链DNA碱基总数的比例等于相应碱基占相应单链比例之和的一半。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 碱基数量计算的两个易错点 (1)看清单双链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。 (2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是多少“个”碱基。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 1．已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的(　　) A．34%和16% B．34%和18% C．16%和34% D．32%和18% A 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 该双链DNA分子中，G＋C＝34%，则A＋T＝1－34%＝66%，双链中，G＝C＝17%，A＝T＝33%；其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T＝66%－32%＝34%，C＝34%－18%＝16%。故选A。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 三步法求解DNA碱基数量 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 2．某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA中A∶T∶G∶C为(　　) A ． 1∶1∶1∶1 B．2∶2∶3∶3 C．3∶3∶10∶10 D．10∶10∶3∶3 C 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 某双链DNA一条链上(A＋T)/(G＋C)的值为0.3，则在整个DNA中(A＋T)/(G＋C)的值也为0.3，又因A＝T、C＝G，故在整个DNA中A∶T∶G∶C＝3∶3∶10∶10，C正确。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 3．(2024·浙江6月卷)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　　) A．磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架 B．双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高 C．两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化 D．若一条链的G＋C占47%，则另一条链的A＋T也占47% A 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中G—C碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的G＋C占47%，则另一条链的G＋C也占47%，A＋T占1－47%＝53%，D错误。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 DNA指纹技术——社会责任 研究表明，每个人的DNA都不完全相同，因此DNA也可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 设计1：考查长句表达能力与科学思维 (1)我们可以通过分析DNA指纹图的吻合程度来帮助确认身份，因为DNA能够储存遗传信息，而且不同个体的DNA的____________________各不相同，每个人的DNA指纹图都是独一无二的。DNA分子中遗传信息量非常大，原因是________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 设计2：考查问题解决能力与社会责任 (2)在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用，此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定等。下图是通过提取某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA，分别经合适的酶处理后，形成若干DNA片段，然后进行电泳等一系列步骤得到的一组DNA指纹图。F1～F4中，谁是该小孩生物学上的父亲？_______。为什么？______________。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 答案：(1)脱氧核苷酸排列顺序(或碱基排列顺序)　组成DNA的脱氧核苷酸的数量多，且排列顺序极其多样化 (2)F2　C的DNA指纹图中一条带与M的DNA指纹图中的一条带相同，另一条带与F2的DNA指纹图中的一条带相同 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： (1)DNA指纹技术利用的原理是DNA分子的特异性，即每个人的DNA的脱氧核苷酸都具有特定的排列顺序，每个人的DNA指纹图是独一无二的。组成DNA的脱氧核苷酸的数量多，且排列顺序极其多样化，所以DNA分子中遗传信息量非常大。(2)子代的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方。据图可知，C的DNA指纹图中一条带与M的DNA指纹图中的一条带相同，另一条带与F2的DNA指纹图中的一条带相同，所以F2是该小孩生物学上的父亲。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 1．DNA分子结构中通过氢键连接的是(　　) A．一条脱氧核苷酸链上相邻的脱氧核糖和磷酸 B．一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基 C．两条脱氧核苷酸链上配对的鸟嘌呤和胞嘧啶 D．两条脱氧核苷酸链上配对的腺嘌呤和尿嘧啶 C 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： DNA分子的结构中，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基之间遵循碱基互补配对原则：腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。因此，DNA分子的结构中，通过氢键连接的是两条脱氧核苷酸链上配对的鸟嘌呤和胞嘧啶，C正确。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 2．(2024·哈尔滨高一期中)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型的构建提供主要依据的是(　　) ①查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ②沃森和克里克发现DNA是以A、T、G、C 4种碱基构成的脱氧核苷酸为单位形成的长链 ③艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质 ④威尔金斯和富兰克林拍摄的DNA分子X射线衍射图谱 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ D 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，为DNA双螺旋结构模型的构建提供了主要依据，①符合题意；在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前，人们已经认识到DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，②不符合题意；艾弗里去除肺炎链球菌的相关物质并证明DNA是遗传物质，这不能为DNA模型的构建提供主要依据，③不符合题意；威尔金斯和富兰克林拍摄的DNA分子X射线衍射图谱为DNA双螺旋结构模型的构建提供了主要依据，④符合题意。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 3．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　) A．一般情况下，一个DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，且两条链呈同向平行 B．沃森和克里克最终确定双链DNA分子中，磷酸和五碳糖交替连接排列在外侧，构成DNA的基本骨架 C．一段双链DNA分子中，若含有30个胞嘧啶，会同时含有30个腺嘌呤 D．DNA分子中的每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个含氮碱基相连 B 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 一般情况下，一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链反向平行，A错误；双链DNA分子中，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，构成DNA的基本骨架，B正确；一段双链DNA分子中，若含有30个胞嘧啶，根据碱基互补配对原则，会同时含有30个鸟嘌呤，但据此不能确定腺嘌呤的数量，C错误；DNA分子中的每个脱氧核糖只与一个含氮碱基相连，不考虑DNA分子的两端，在DNA分子内部，每个脱氧核糖和两个磷酸相连，D错误。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 4．图中圆形、五边形和长方形分别代表磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。下列关于脱氧核苷酸链的模型构建，正确的是(　　) B 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 核苷酸的连接顺序是磷酸与脱氧核糖的5号碳相连，含氮碱基与1号碳相连，而一条链上相邻两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。故选B。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 5．(2024·曲靖高一期末)人乳头瘤病毒(HPV)是一种很小的DNA病毒，其DNA是一个闭环双链DNA分子。下列有关HPV基因组DNA的说法，正确的是(　　) A．基本骨架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替排列而成 B．彻底水解会产生四种脱氧核苷酸 C．每条链上的脱氧核糖均与两个磷酸基团相连 D．若该DNA分子一条链上A碱基占15%，则其互补链上A碱基占35% C 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替排列形成，A错误；DNA彻底水解会生成四种含氮碱基、磷酸和脱氧核糖，B错误；人乳头瘤病毒的DNA是一个闭环双链DNA分子，所以每条链上的脱氧核糖均与两个磷酸基团相连，C正确；若该DNA分子一条链上A碱基占15%，另一条链上的A未知，只能推测另一条链上的T占15%，D错误。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 6．(2024·宜宾高一期末)在学习了DNA分子结构后，某同学利用有关材料制作DNA双螺旋结构模型。下列叙述错误的是(　　) A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基 B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连 C．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在模型外侧 D．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤与胸腺嘧啶之和 A 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： 在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连，B正确；制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于双螺旋的外侧，构成DNA分子的基本骨架，C正确；DNA分子中腺嘌呤的数目等于胸腺嘧啶的数目，胞嘧啶的数目等于鸟嘌呤的数目，因此，在制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤与胸腺嘧啶之和，D正确。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 7．下图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题： (1)图甲表示DNA片段的____________结构，图乙表示DNA片段的________结构。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 (2)填出图中部分结构的名称：[2]______________________、[5]____ ______________。 (3)从图中可以看出DNA的基本骨架是由____________和________交替连接形成的。 (4)连接碱基对的化学键是________，碱基配对的方式：__________与____________配对；________与__________配对。 (5)从图甲中可以看出，组成DNA的两条链的方向是__________的；从图乙可以看出，组成DNA的两条链相互缠绕成________结构。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 答案：(1)平面　立体(或空间) (2)脱氧核苷酸单链　腺嘌呤脱氧核苷酸 (3)脱氧核糖　磷酸 (4)氢键　A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鸟嘌呤)　C(胞嘧啶) (5)反向平行　双螺旋 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 解析： (1)图甲表示DNA片段的平面结构，图乙表示DNA片段的立体(空间)结构。(2)题图中，2表示脱氧核苷酸单链，5表示腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出，DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。(4)DNA两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。(5)根据图甲可以看出，组成DNA的两条链是反向平行的；从图乙可以看出，组成DNA的两条链相互缠绕成双螺旋结构。 第3章　基因的本质 生物学 必修2 R 返回导航 课时梯级训练（10） 谢谢观看！ (1)若双链DNA中的一条链上A1＋T1＝n%，则⇒A1＋T1＝A2＋T2＝n%，所以A＋T＝(A1＋A2＋T1＋T2)/2＝(n%＋n%)/2＝n%。 $$