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DNA分子的结构分子的结构 学习目标学习目标 知识目标：知识目标： （1）概述）概述DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点 能力性目标：能力性目标：（1）制作制作DNA分子双螺旋结构模型。分子双螺旋结构模型。 （2）能利用碱基互补配对原则，对）能利用碱基互补配对原则，对DNA分子中的碱基数分子中的碱基数量和比例进行推测。量和比例进行推测。 情感态度价值观：情感态度价值观： 体验体验DNA双螺旋结构模型的构建历程，感悟双螺旋结构模型的构建历程，感悟科学研究中蕴含的科学思想和科学态度科学研究中蕴含的科学思想和科学态度 。阅读故事，思考回答1.1.沃森和克里克开始研究沃森和克里克开始研究DNADNA结构时，科学界结构时，科学界对对DNADNA已有的认识是什么？已有的认识是什么？ 2.2.沃森、克里克在前人已有的认识上，采用沃森、克里克在前人已有的认识上，采用什么方法研究什么方法研究DNADNA结构？结构？ 3.3.沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？沃森和克里克先后分别提出了怎样的模型？ DNA的的基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸含碱基含碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸AG C T化学元素组成：C H O N P腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA分子的基本单位A脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸G脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸脱氧脱氧核糖核糖C磷酸磷酸T脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸DNADNA模型建构模型建构代表磷酸代表磷酸 D代表脱氧核糖代表脱氧核糖 代表代表4种碱基种碱基 代表连接各组分的化学键代表连接各组分的化学键 【模型建构模型建构1】: 脱氧核苷酸脱氧核苷酸P【模型建构【模型建构2】一条脱氧核苷酸链一条脱氧核苷酸链DNADNA模型建构模型建构【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP两条链中的碱基是排在两条链中的碱基是排在侧，还是在侧，还是在侧？侧？【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链P4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PP【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链连接两条链的连接两条链的碱基如何配对碱基如何配对?碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？与嘧啶碱配对呢？这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而DNA分子分子的两条链的距离是固定的。的两条链的距离是固定的。为什么只能是为什么只能是A A配配T T，G G配配C C，不能是不能是A A配配C C，G G配配T T？(1)A的量总是等于的量总是等于T的的量量,G的量总是等于的量总是等于C的的量量.(2)A与与T通过两个氢键通过两个氢键相连，相连，G与与C通过三个通过三个氢键相连，使氢键相连，使DNA的的结构更加稳定结构更加稳定.【模型建构【模型建构3】 DNA双链双链3.4nm3.4nm2nm2nm0.34nm【模型建构【模型建构4】 DNA双螺旋结双螺旋结构构PPPPA AT TC CG GP4 41 13 35 52 2oP4 41 13 35 52 20PPA AC CT TG G磷酸脱氧核糖含氮碱基DNA的平面结构的平面结构102345012345DNADNA模型分析模型分析反向平行反向平行碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基碱基对对，且，且A只和只和T配对、配对、C只和只和G配对，这种碱配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配碱基互补配对原则对原则。ATGC氢键氢键DNADNA模型分析模型分析AAATTTGGGGCCCATC 思考1：结构中的哪个结构是稳定不变的?哪个结构是千变万化的？两条长链上的脱两条长链上的脱氧核糖与磷酸交氧核糖与磷酸交替排列的顺序是替排列的顺序是稳定不变的。稳定不变的。长链中的碱基对长链中的碱基对的排列顺序是千的排列顺序是千变万化的。变万化的。 比较不同组的比较不同组的DNA模型有什么不同模型有什么不同？ DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿中的遗传信息蕴藏在哪儿?碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序中碱基对的排列顺序中【思考【思考2】3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？的什么部位？2、DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于它们分别位于DNA的什么部位呢？的什么部位呢？1、DNA是由几条链构成的？它具有怎样的是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？立体结构？【思考【思考3】总结总结DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本骨架骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的反向平行的脱氧核苷酸脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2） DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接，排列在排列在外侧外侧，构成，构成基本基本骨架骨架；碱基在；碱基在内侧内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点）DNADNA分子的特点：分子的特点：多样性：多样性：一个最短的一个最短的DNADNA分子也有分子也有40004000个碱基对，可个碱基对，可能的排列方式就有能的排列方式就有4 440004000种。种。 特异性：特异性：不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。基对的排列顺序肯定不同。稳定性：稳定性：中的脱氧核糖和磷酸交替连接的中的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原方式不变，两条链间碱基互补配对的原则不变。（即结构的稳定性）则不变。（即结构的稳定性）DNADNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。特定的特定的DNADNA分子具有特定的碱基排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。4n(n表示碱基对数表示碱基对数)DNADNA分子的结构小结分子的结构小结1.化学组成元素：化学组成元素：2.基本组成单位：基本组成单位： 3.空间结构：空间结构：4.DNA分子的特点：分子的特点：DNADNA分子的结构分子的结构小结小结1.1.化学元素组成：化学元素组成：C H O N PC H O N P2.2.基本组成单位：基本组成单位：( (四种四种) )脱氧核苷酸脱氧核苷酸一分子含氮碱基一分子含氮碱基一分子脱氧核糖一分子脱氧核糖一分子磷酸一分子磷酸3.3.空间结空间结构构: :规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构两条脱氧核苷酸长链两条脱氧核苷酸长链碱基对碱基对氢键氢键碱基互补配对原则碱基互补配对原则4.DNA4.DNA分子特点分子特点: :多样性多样性, ,特异性特异性, ,稳定性稳定性设设DNADNA一条链为一条链为1 1链，互补链为链，互补链为2 2链。根据碱链。根据碱基互补配对原则基互补配对原则可知：可知： A A1 1 = T= T2 2 A A2 2 = T= T1 1 G G1 1 = C = C2 2 G G2 2 = C = C1 1且在且在DNADNA双链中：双链中： A = T A = T ， G = CG = CA A 1 1T T 2 2T T 1 1A A2 2GG 1 1C C 2 2C C 1 1GG 2 2DNADNA双链双链拓展题： 你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。 A T ，G C A + G T + C A + G T C （ ） （ ） 50也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：A + GT C1（ ）（ ）（ ）（ ）规律概括：规律概括：在在DNA双链中，任意两个不互补碱基之双链中，任意两个不互补碱基之和和 ，并为碱基总数的，并为碱基总数的 50%50% 。A+T+C+GA+T+C+GA + C T + GA + C T + G相等相等DNA分子各种碱基的数量关系分子各种碱基的数量关系 ： 在整个在整个DNA分子中，分子中，A=T、G=C； A+G=T+C，A+C=T+G； (A+G）/（T+C）=1 DNA分子的分子的一条链中的一条链中的A+T=另一条链的另一条链的T + A ； 同理，同理，G+C = C+G如果一条链中的如果一条链中的(A+T) / (G+C)=a，则另一条链中的，则另一条链中的(A+T) / (G+C)比例也是比例也是a；如果一条链中的；如果一条链中的(A+G) / (T+C)=b,则另一条链中则另一条链中(A+G) / (T+C)的比例是的比例是1/b两个非配对碱基之和占碱基总数的两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。即。即 A+C=T+G=50%，A+G=T+C=50%在在DNA分子中一条链中分子中一条链中A+T的和占该链碱基比率的和占该链碱基比率等于另一条链中等于另一条链中A+T的和占该链碱基比率，还等于双的和占该链碱基比率，还等于双链链DNA分子中分子中A+T的和占整个的和占整个DNA分子的碱基比率。分子的碱基比率。即：即： (A1+T1)% = ( A2+T2)% = 总总( A+T)%同理：同理： ( G1+C1)% = ( G2+C2)% = 总总( G+C)%【课堂反馈课堂反馈】1 1下面是下面是DNADNA的分子结构模式图，说出图的分子结构模式图，说出图中中1 11010的名称。的名称。 12345678109GTCA1. 胞嘧啶胞嘧啶2. 腺嘌呤腺嘌呤3. 鸟嘌呤鸟嘌呤4. 胸腺嘧啶胸腺嘧啶5. 脱氧核糖脱氧核糖6. 磷酸磷酸7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸8. 碱基对碱基对9. 氢键氢键10. 一条脱氧核苷酸链的一条脱氧核苷酸链的片段片段2 2已知已知1 1个个DNADNA分子中有分子中有18001800个碱基对，个碱基对，其中胞嘧啶有其中胞嘧啶有10001000个，这个个，这个DNADNA分子分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是呤的数目分别是( ( ）A A18001800个和个和800800个个 B B18001800个和个和l800l800个个C C36003600个和个和800800个个 D D36003600个和个和36003600个个C3 3、 DNADNA分子的一条单链中，分子的一条单链中，A=20%A=20%，T=22%T=22%，求整个，求整个DNADNA分子中分子中G=G= _ 29%4.在牛与羊的在牛与羊的DNA分子中，碱基比值不同分子中，碱基比值不同的是的是 ( )A. B. C. D.5.某某DNA中中G与与C之和占全部碱基的之和占全部碱基的46%，又知该又知该DNA的一条链中的一条链中A占此链的占此链的28%，则它的互补链中则它的互补链中A占该链的占该链的( )A.26% B.24% C.14% D.11%AA+GT+CGCTAA+TG+CB6.某某DNA分子的一条链上，腺嘌分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占，两者之和占DNA分子碱基总数的分子碱基总数的24%，则该，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（啶占该链碱基数目的（ ）A44% B24%C14% D28%D7分析一个分析一个DNA分子时，发现分子时，发现30的脱氧的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该分子中一条核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的的( )。 A.20 B.30 C. 40 D.708假设在一个假设在一个DNA分子的片段中，含有鸟分子的片段中，含有鸟嘌呤嘌呤240个，占全部碱基总数的个，占全部碱基总数的24，在此，在此DNA片段中，胸腺嘧啶的数目和所占百分比片段中，胸腺嘧啶的数目和所占百分比是是( )。A.260、26 B. 240、24 C .480、48 D.760、76CA9若若DNA分子的一条链中分子的一条链中(A+T)(C+G)=a，则其互补链中该比值，则其互补链中该比值为为 A . a B. 1/a C .1 D. 1-1/aA10已知一段双链已知一段双链DNA中碱基的对数和腺嘌中碱基的对数和腺嘌呤的个数，能否知道这段呤的个数，能否知道这段DNA中中4种碱基的种碱基的比例和比例和(A+C)：(T+G)的值的值( ) A. 能能 B. 否否 C. 只能知道只能知道(A+T)：(T+C)的值的值 D. 只能知道四种碱基的比例只能知道四种碱基的比例11由由120个碱基组成的个碱基组成的DNA分子片段，可分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达遗传信息，其种类数最多可达( ) A. 4120 B1204 C460 D. 604AC12一条双链一条双链DNA分子，分子，G和和C占全部碱基的占全部碱基的44，其中一条链的碱基中，其中一条链的碱基中，26是是A，20是是C，那么其互补链中的那么其互补链中的A和和C分别占该链全部碱基的百分别占该链全部碱基的百分比及双链分比及双链DNA分子中碱基分子中碱基A所占的比例是所占的比例是( )A. 28和和22 、28% B. 30和和24、28%C26和和20、24% D30和和24 、26%13某生物某生物DNA分子基因分子基因a的一条链中的一条链中(C+T)(G+A)08，基因，基因b的一条链中的一条链中(A+T)(G+C)125，那么它的互补链中，相应的碱基比例分，那么它的互补链中，相应的碱基比例分别是别是( )A. 125，08 B. 08，125 C02，075 D125，125BD记录本小组制作的记录本小组制作的DNA模型中四种碱基的数量，并将几个小组模型中四种碱基的数量，并将几个小组的结果进行合并，统计、归纳双链的结果进行合并，统计、归纳双链DNA分子中四种碱基数量的分子中四种碱基数量的比例关系。比例关系。项目项目整个整个DNA分子分子1链链2链链A T C G的关系的关系A=？ G=？A1=？T1=？C2=？G2=？(A+G)/(T+C)非互补碱基和之比非互补碱基和之比？m？（A+T）/（G+C）互补碱基和之比互补碱基和之比n？（A+G）或（）或（T+C）在整个在整个DNA分子中占碱基总数的分子中占碱基总数的？