高中生物 32 DNA的分子结构和特点课件 浙科版必修2.ppt
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1、第二节第二节DNA的分子结构和特点的分子结构和特点 概述概述DNA分子结构的主要特点。分子结构的主要特点。课标解读课标解读1.简述核酸的分子组成。简述核酸的分子组成。2.概述概述DNA分子结构及其特点,认同多学科合作研究的重要分子结构及其特点,认同多学科合作研究的重要 性。性。3.在进行在进行“活动:制作活动:制作DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型”时,运用建构模时,运用建构模型型 的科学方法,感悟的科学方法,感悟DNA双螺旋结构对称、简洁、和谐的科学双螺旋结构对称、简洁、和谐的科学 美。美。课程标准课程标准 1DNA的化学组成的化学组成(1)基本组成元素:基本组成元素:五种元素。五种元素。(
2、2)基本单位:基本单位:。C、H、O、N、P 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 脱氧核糖脱氧核糖 磷酸磷酸(4)脱氧核苷酸的种类:脱氧核苷酸的种类:碱基种类:碱基种类:、鸟嘌呤、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶、胞嘧啶(C)、。种类:种类:脱氧核苷酸;鸟嘌呤脱氧核苷酸;胞嘧啶脱氧脱氧核苷酸;鸟嘌呤脱氧核苷酸;胞嘧啶脱氧核苷酸;核苷酸;嘧啶脱氧核苷酸。嘧啶脱氧核苷酸。腺嘌呤腺嘌呤(A)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)腺嘌呤腺嘌呤 胸腺胸腺 2DNA分子的结构特点分子的结构特点(1)整体:由整体:由 条长链按条长链按 方式盘旋成方式盘旋成 结构。结构。(2)主链由主链由 和和 交替连接,排列在主链外交替连接,排列在主链外侧,构成基
3、本骨架;侧,构成基本骨架;排列在内侧。排列在内侧。(3)碱基互补配对原则:碱基互补配对原则:A(腺嘌呤腺嘌呤)一定与一定与 配对;配对;一定与一定与C(胞嘧啶胞嘧啶)配对。配对。A与与T通过通过 个氢键相个氢键相连,连,G与与C通过通过 个氢键相连。个氢键相连。(4)卡伽夫法则:在卡伽夫法则:在DNA分子中,分子中,A与与T的分子数的分子数 ,G与与C的分子数的分子数 ,(AG)(TC);但;但(AT)(GC)。两两 反向平行反向平行 脱氧核糖脱氧核糖 磷酸基团磷酸基团 碱基碱基 T(胸腺嘧啶胸腺嘧啶)G(鸟嘌呤鸟嘌呤)三三 相等相等 相等相等 等于等于 不一定不一定 等于等于 双螺旋双螺旋两
4、两思维激活思维激活1 两个长度相同的双链两个长度相同的双链DNA分子,其结构差异体现在分子,其结构差异体现在哪里?哪里?提示提示 体现在碱基对的排列顺序不同。体现在碱基对的排列顺序不同。(1)基本单位基本单位脱氧核苷酸,如图所示:脱氧核苷酸,如图所示:其中,表示磷酸基团;其中,表示磷酸基团;表示脱氧核糖;表示含氮碱表示脱氧核糖;表示含氮碱 基,构成基,构成DNA分子的含氮碱基共有分子的含氮碱基共有4种,即种,即A(腺嘌呤腺嘌呤)、T(胸胸腺嘧啶腺嘧啶)、G(鸟嘌呤鸟嘌呤)、C(胞嘧啶胞嘧啶)。1DNA分子的结构分子的结构(2)一条脱氧核苷酸单链中,相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所一条脱氧核苷酸单
5、链中,相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示:示:一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3号碳原子与另一分子脱氧核号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成新的化学键苷酸中的磷酸通过形成新的化学键(磷酸二酯键磷酸二酯键)相连接。相连接。(3)两条单链之间形成的碱基对表示如下:两条单链之间形成的碱基对表示如下:(4)DNA分子形成规则的双螺旋结构:分子形成规则的双螺旋结构:2制作制作DNA双螺旋结构模型时应注意的问题双螺旋结构模型时应注意的问题(1)严格按照实验操作程序,按结构层次从小到大,从简单到严格按照实验操作程序,按结构层次从小到大,从简单到复杂依次完成。复杂依次完成。(
6、2)制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型时,注意各分子的制作磷酸、脱氧核糖和含氮碱基的模型时,注意各分子的大小比例。大小比例。(3)制作含氮碱基模型时:制作含氮碱基模型时:腺嘌呤腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶和胸腺嘧啶(T)的一端的一端应剪成相互吻合的形状。同理,鸟嘌呤应剪成相互吻合的形状。同理,鸟嘌呤(G)和胞嘧啶和胞嘧啶(C)的一的一端也应剪成另一种相互吻合的形状。端也应剪成另一种相互吻合的形状。这两种碱基对模型的这两种碱基对模型的长度应相等,以保证长度应相等,以保证DNA分子中两条平行链之间的距离相分子中两条平行链之间的距离相等。等。(4)制作脱氧核苷酸长链模型时,要注意三点:制作脱氧核苷酸长链模
7、型时,要注意三点:两条长链中脱两条长链中脱氧核苷酸的个数必须相同;氧核苷酸的个数必须相同;两条长链并排时,必须保证碱基两条长链并排时,必须保证碱基之间能够相互配对;之间能够相互配对;两条长链走向要相反。两条长链走向要相反。(5)旋转平面结构成立体结构时,如发现某结构部件有扭曲现旋转平面结构成立体结构时,如发现某结构部件有扭曲现象,应予以矫正。象,应予以矫正。(6)整个制作过程,各零件之间的连接应保持足够的牢固性,以整个制作过程,各零件之间的连接应保持足够的牢固性,以免旋转时零件脱落。免旋转时零件脱落。特别提醒特别提醒在脱氧核苷酸分子中,特别要注意三个小分子之在脱氧核苷酸分子中,特别要注意三个小
8、分子之间的连接,其中脱氧核糖的间的连接,其中脱氧核糖的1号碳原子与含氮碱基相连,号碳原子与含氮碱基相连,5号碳号碳原子与磷酸分子相连。原子与磷酸分子相连。DNA分子的每条脱氧核苷酸长链中,分子的每条脱氧核苷酸长链中,两个脱氧核苷酸分子间的连接是:一个脱氧核苷酸分子的脱氧两个脱氧核苷酸分子间的连接是:一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖上核糖上3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的磷酸通过形成号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的磷酸通过形成磷酸二酯键相连接。磷酸二酯键相连接。3DNA分子的特性分子的特性(1)稳定性:稳定性:DNA分子的双螺旋结构相对稳定有关的因素主分子的双螺旋结构相对稳定有关的因素主要
9、有以下几点:要有以下几点:DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定。分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定。DNA分子中碱基与碱基之间形成氢键,从而维持了双螺旋分子中碱基与碱基之间形成氢键,从而维持了双螺旋结构的稳定。结构的稳定。DNA分子中碱基互补配对的原则严格不变。分子中碱基互补配对的原则严格不变。每个特定的每个特定的DNA分子中碱基对的数量和排列顺序稳定不分子中碱基对的数量和排列顺序稳定不变。变。(2)多样性:多样性:DNA分子多样性的决定因素:分子多样性的决定因素:DNA分子中碱基的数分子中碱基的数量和量和DNA分子中碱基对的排列顺序。分子中碱基对的排列顺序。(3)特异性:不同的特
10、异性:不同的DNA分子都具有各自的特性,所以分子都具有各自的特性,所以DNA的多的多样性也就意味着样性也就意味着DNA分子的特异性。分子的特异性。DNA分子的多样性与特异分子的多样性与特异性,从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之间存在性,从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之间存在差异的原因。差异的原因。4卡伽夫法则及其应用卡伽夫法则及其应用(1)卡伽夫法则:卡伽夫法则:在在DNA分子中,分子中,A和和T的分子数相等,的分子数相等,G和和C的分子数相等,的分子数相等,但但AT的量不一定等于的量不一定等于GC的量。的量。(2)碱基计算的一般规律:碱基计算的一般规律:规律一:一个双链
11、规律一:一个双链DNA分子中,分子中,AT、CG、AGTC、ACGT,即,即a.嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,各占全部碱基数的数,各占全部碱基数的50%;b.不互补配对的两种碱基之和不互补配对的两种碱基之和占全部碱基数的占全部碱基数的50%;c.双链中,不配对的两种碱基之和的双链中,不配对的两种碱基之和的比值为比值为1。特别提醒特别提醒运用卡伽夫法则解决碱基比例问题时,应注意题运用卡伽夫法则解决碱基比例问题时,应注意题中所给的和所求的碱基比例是占中所给的和所求的碱基比例是占DNA分子的比例还是占其中一分子的比例还是占其中一条链的比例。条链的比例。运用卡伽夫法则解决碱基
12、比例问题时,应熟练掌握在双链运用卡伽夫法则解决碱基比例问题时,应熟练掌握在双链DNA分子中,不配对的两种碱基之和占总数的一半。分子中,不配对的两种碱基之和占总数的一半。【例例1】下图为下图为DNA分子结构示意图,对该图的正确描述是分子结构示意图,对该图的正确描述是 ()。A和和相间排列,构成了相间排列,构成了DNA分子的基本骨架分子的基本骨架B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸CDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息D此图构成一个此图构成一个DNA分子分子思维导图:思维导图:深度剖析深度剖析和和相间排列,构成了相间排列,构成了DNA
13、分子的基本骨架;由分子的基本骨架;由于每个于每个DNA分子是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构分子是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成,故成,故中的中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团,不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团,中中下方的磷酸基团与下方的磷酸基团与、才共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸才共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构;的结构;DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息;分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息;此图是一个此图是一个DNA片段。片段。答案答案C探规寻律探规寻律DNA分子结构模式图信息解读分子结构模式图信息解读(1)每个每个DNA片段中,游离的磷酸基团有片段中,
14、游离的磷酸基团有2个。个。(2)、之间的数量关系是之间的数量关系是111。(3)P和和 之间的化学键为磷酸二酯键,用限制性核酸内切酶之间的化学键为磷酸二酯键,用限制性核酸内切酶处理可切断,用处理可切断,用DNA连接酶处理可连接。连接酶处理可连接。(4)碱基对之间的化学键为氢键,碱基对之间的化学键为氢键,AT对之间形成对之间形成2个氢键,个氢键,GC对之间形成对之间形成3个氢键。氢键可用解旋酶断裂,也可加热断个氢键。氢键可用解旋酶断裂,也可加热断裂。裂。(5)若碱基对为若碱基对为n,则氢键数为,则氢键数为2n3n之间,若已知之间,若已知A有有m个,则个,则氢键数为氢键数为3nm。(6)每个脱氧核
15、苷酸中,脱氧核糖中每个脱氧核苷酸中,脱氧核糖中1号碳与碱基相连接,号碳与碱基相连接,5号碳号碳与磷酸相连接,与磷酸相连接,3号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接,如右号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接,如右图。图。【例例2】已知某已知某DNA分子中,分子中,G与与C之和占全部碱基总数的之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的,其中一条链的T与与C分别占该链碱基总数的分别占该链碱基总数的32.9%和和17.1%,则在它的互补链中,则在它的互补链中,T和和C分别占该链碱基总数的分别占该链碱基总数的()。A32.9%和和17.1%B31.3%和和18.7%C18.7%和和31.3%D17.1%和和
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