第3章 第2节 遗传信息编码在DNA分子上（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化（浙科版2019）

第三章　遗传的分子基础 第二节　遗传信息编码在DNA分子上 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 栏目索引 预习案 自主读教材 探究案 互动探疑难 巩固案 总结与应用 预习案 自主读教材 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 C、H、O、N、P 碱基 脱氧核糖 磷酸 脱氧核苷酸 反向平行 脱氧核糖 磷酸基团 碱基互补配对 胸腺嘧啶 腺嘌呤 胞嘧啶 鸟嘌呤 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 4种碱基 碱基排列顺序 特定的碱基排列顺序 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 √ × 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 × × 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 探究案 互动探疑难 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 巩固案 总结与应用 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 反向 碱基互补配对 脱氧核糖 磷酸 4 图中的A为腺嘌呤，ATP中的A为腺苷。 44 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 课时作业(10) 返回导航 生物学　必修 2 （配浙科版） 第三章　遗传的分子基础 谢谢观看！ 课程内容标准 核心素养对接 概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。 1.了解科学家构建DNA分子结构模型的研究历程，领悟模型建构在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。(社会责任) 2．通过动手制作模型，培养观察能力，动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。(科学探究) 3．理解并掌握DNA分子的结构特点，并掌握有关的计算规律。(科学思维) 一、双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 1．结构图示 2．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 eq \a\vs4\al(二、碱基排列顺序编码了遗传信息) (1)遗传信息：DNA分子中________的排列顺序。 (2)特点 ①多样性：____________千变万化。 ②特异性：每一个DNA分子有__________________。 ③稳定性：DNA分子的结构较稳定。 1．判正误 (1)沃森和克里克在构建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。( ) 提示　U(尿嘧啶)只在RNA中含有，DNA中含有的是T(胸腺嘧啶)。 (3)在DNA分子中一定存在如下关系：C＝T，A＝G。( ) 提示　在DNA分子双链上，A和T配对，C与G配对，一定存在的关系为：A＝T，G＝C。 (4)双链DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。( ) 提示　双链DNA分子中大多数磷酸与2个五碳糖连接，但位于末端的磷酸只与1个五碳糖连接。 2．微思考 如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题： (1)图中的[1]、[2]、[5]、[7]的名称分别是什么？ 提示　[1]为碱基对；[2]为一条脱氧核苷酸单链片段；[5]为腺嘌呤脱氧核苷酸；[7]为氢键。 (2)该片段中，游离的磷酸基团有几个？ 提示　2个。 任务驱动一　双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 如图是DNA片段的结构图，请据图思考下列问题： (3)为什么“G—C”含量越多的DNA越耐高温？ 提示　G—C之间的氢键数量是3个，而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。 (4)DNA分子中，每个脱氧核糖均连接一个磷酸和一个碱基吗？ 提示　DNA分子中，每个脱氧核糖均连一个碱基；而除3′端的脱氧核糖只连一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连两个磷酸。 (1)DNA的基本单位是什么？四种基本单位的主要区别是什么？ 提示　脱氧核苷酸；碱基种类。 (2)写出图中数字的名称。 提示　1：碱基对；2：脱氧核苷酸链；3：脱氧核糖；4：磷酸基团；5：腺嘌呤脱氧核苷酸；6：腺嘌呤；7：氢键。 1．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。 (2)DNA双链：两条脱氧核苷酸单链以氢键相连形成。 ①每个DNA片段中○、 ②一条核苷酸链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键相连，连接双链之间的键为碱基对之间的氢键； ③每个脱氧核糖(除3′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—”的方式相连接； 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(脱氧核苷酸)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。 下图为DNA分子双螺旋结构模型的部分结构示意图，下列叙述错误的是(　　) A．“1”和“2”相间排列构成DNA的基本骨架 B．“2”和“3”组成的结构叫脱氧核苷 C．“3”和“4”所占比例越高，DNA分子越稳定 D．DNA分子中的碱基含量遵循卡伽夫法则 C　[1磷酸和2脱氧核糖交替排列在外侧，构成DNA的基本骨架，A正确；2为脱氧核糖，3为含氮碱基，2和3组成脱氧核苷，B正确；“3”和“4”是A—T碱基对只有2个氢键，G—C之间有三个氢键，G—C碱基对越多，DNA越稳定，C错误；DNA分子中的碱基含量遵循卡伽夫法则：A＝T，G＝C。] 如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是(　　) A．DNA与RNA的不同点只体现在②处 B．若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶 C．在T2噬菌体中核苷酸共有8种 D．人体内的③有5种，②有2种 D　[图中①②③分别是磷酸、五碳糖、含氮碱基。DNA与RNA的不同点体现在②③两处，A错误；若②为核糖，则③可以是A、U、C、G，但是不可能是T(胸腺嘧啶)，B错误；T2噬菌体是DNA病毒，只含有一种核酸，4种核苷酸，C错误；人体内有2种核酸，故有2种五碳糖，5种碱基，D正确。] 1．下列脱氧核苷酸的结构图正确的是(　　) D　[组成脱氧核苷酸的各种分子间正确的连接方式是“磷酸—脱氧核糖—含氮碱基”，并且含氮碱基应连接在脱氧核糖的1号碳原子上，磷酸连接在脱氧核糖的5号碳原子上。] 2．某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是(　　) A．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置 B．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连 C．制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对 D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化 B　[制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间以磷酸和脱氧核糖相连。] 任务驱动二　DNA分子碱基比例的计算 结合DNA分子双螺旋结构模型的特点思考下列问题： 1．为什么DNA分子中嘌呤和嘧啶数量相等？ 提示　碱基互补配对原则中，A总是和T配对，G总是和C配对，所以A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。 2．为什么“A＋T”或“G＋C”在整个双链上所占的比例与在每一条单链上所占的比例相等？ 提示　设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，T1＝A2，所以另一条链上T2＋A2＝n%，整个DNA分子中：A＋T＝n%。 3．如果一条链上 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝m，则其互补链上 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) 比值是多少？ 提示　双链DNA分子的一条链上： eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝m；因为 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝ eq \f(T2＋C2,A2＋G2) ＝m，所以互补链上 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) ＝ eq \f(1,m) 。 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，则该DNA分子可能有多少种排列方式？ 提示　4n。 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在任何一条单链中所占的比例。 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)， eq \f(A1＋T1,m) ＝ eq \f(A2＋T2,m) ＝ eq \f(A1＋T1＋A2＋T2,2m) (3)规律三：DNA双链中，一条单链的 eq \f(A1＋T1,G1＋C1) 的值，与另一条互补链的 eq \f(A2＋T2,G2＋C2) 的值是相等的，也与整个DNA分子中的 eq \f(A＋T,G＋C) 的值是相等的。 注意　在整个DNA分子中该比值等于1。 (4)规律四：在DNA双链中，一条单链的 eq \f(A1＋G1,T1＋C1) 的值与另一条互补单链的 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) 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　综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。 某双链DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的38%，其中一条a链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链b上的G占该链碱基总数的比例是(　　) A．41%　　　B．38%　　　C．28%　　　D．21% A　[在整个DNA分子中，A＋T＝38%，则G＋C＝62%。在a链上 G＋C＝62%，由G＝21%，推知C＝62%－21%＝41%。根据碱基互补配对原则可知，在b链上G＝41%。] 已知一个DNA中有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤有600个，这个DNA中脱氧核苷酸数目和腺嘌呤的数目依次是(　　) A．2 000个和200个 B．2 000个和400个 C．1 000个和400个 D．1 000个和600个 B　[(1)一个脱氧核苷酸含有1个碱基，因此DNA分子中碱基数目与脱氧核苷酸数目相同。已知1个DNA分子中有1 000个碱基对，则这个DNA中含有2 000个脱氧核苷酸。(2)双链DNA中，非互补配对的碱基之和占碱基总数的一半。已知一个DNA中有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤有600个，则这个DNA中腺嘌呤的数目为1 000－600＝400个。] [借题发挥]　区分核酸种类的方法(科学思维) (1)若含T，A≠T或嘌呤≠嘧啶：则为单链DNA。因为双链DNA分子中 A＝T，G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。 (2)若嘌呤≠嘧啶：肯定不是双链DNA(可能为单链DNA，也可能为RNA)。 (3)细胞所有核酸中嘌呤≠嘧啶：既有双链DNA，又有RNA。 1.下列关于双链DNA的叙述，不正确的是(　　) A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等 B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T C．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4 D．若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3 C　[根据DNA双螺旋结构中的碱基互补配对原则可知，两条链上互补碱基的数量关系是A＝T，G＝C。若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等，A正确；若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T，B正确；若一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，对应另一条链上T∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4，调整为A∶T∶G∶C的顺序，应等于2∶1∶4∶3，C错误、D正确。] 2．已知1个DNA分子中有4 000个碱基对，其中胞嘧啶有2 200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是(　　) A．4 000个和900个 B．4 000个和1 800个 C．8 000个和1 800个 D．8 000个和3 600个 C　[双链DNA分子中有4 000个碱基对，则脱氧核苷酸的数目为8 000个。已知胞嘧啶有2 200个，则鸟嘌呤也为2 200个，所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的数目都是1 800个。] 知识网络构建 关键知识积累 1.DNA分子的双螺旋结构 (1)两条链反向平行； (2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列于外侧，构成基本骨架； (3)碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。 知识网络构建 关键知识积累 填充　①双螺旋　②反向平行　③交替连接　④互补配对 2.非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，而在整个DNA分子中比值为1。 3.双链DNA分子中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C。 4.互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。 [对应学生用书P68] 1．下面是4位同学拼制的DNA部分平面结构模型，正确的是(　　) C　[DNA单链上相邻碱基之间通过脱氧核糖、磷酸和脱氧核糖联系起来，脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA链的基本骨架；碱基排列在内侧，与脱氧核糖直接相连。] 2．在搭建DNA模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则(　　) A．能搭建出20个脱氧核苷酸 B．所搭建的DNA片段最长为7个碱基对 C．能搭建出410种不同的DNA模型 D．能搭建出一个4个碱基对的DNA片段 D　[每个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。根据碱基互补配对原则，“4个C、6个G、3个A、7个T”能配对4个G－C和3个A－T，共7个碱基对。本题中脱氧核糖和磷酸的连接物仅为14个，大大制约了搭建模型中的脱氧核苷酸数。分析DNA结构模型，14个脱氧核糖和磷酸的连接物能搭建的模型中每条链最多含4个脱氧核苷酸，最多能搭建出一个含4个碱基对的DNA分子片段，共含有8个脱氧核苷酸，理论上能搭建出不同的DNA分子模型远少于410种，所以D项正确。] 3．如图是DNA的结构模式图，有关叙述错误的是(　　) A．7是胸腺嘧啶脱氧核苷酸或尿嘧啶脱氧核苷酸 B．5和6交替连接构成了DNA的基本骨架 C．9表示该DNA的一条脱氧核苷酸链 D．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 A　[DNA中，与A配对的4是T，7应是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，A错误；5为脱氧核糖，6为磷酸，二者相互交替连接构成了DNA的基本骨架，B正确；9表示由脱氧核苷酸聚合而成的脱氧核苷酸链，C正确；两条链上的碱基通过氢键互补配对，A与T配对，G与C配对，D正确。] 4．某生物的碱基组成是嘌呤碱基占碱基总数的60%，嘧啶碱基占碱基总数的40%，它不可能是(　　) A．棉花　　　　　　　　　　　 B．绵羊 C．T2噬菌体 D．烟草花叶病毒 C　[棉花和绵羊体内有DNA和RNA，其嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等；烟草花叶病毒只含单链RNA，嘌呤碱基数和嘧啶碱基数不一定相等；而T2噬菌体只含双链DNA，其嘌呤碱基数和嘧啶碱基数一定相等。] 5．如图为DNA的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答： (1)从主链上看，两条单链____平行；从碱基关系看，两条单链____________。 (2)________和____交替连接，构成了DNA分子的基本骨架。 (3)图中有__种碱基。 (4)图中的A与ATP中的A的区别是___________________________________ (5)与该图中的DNA片段大小相同的DNA最多有_____种。 解析　(1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。(3)图中涉及4种碱基。(4)图中的A为腺嘌呤，而ATP中的A指腺苷。(5)图中的DNA片段共有4对碱基对。因此最多形成44种DNA。 $$