2.2 DNA分子的结构和复制 ppt课件-2023新苏教版(2019)《高中生物》必修第二册.ppt
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1、第二节DNA分子的结构和复制 一、沃森和克里克解开了一、沃森和克里克解开了DNADNA分子结构之谜分子结构之谜判一判判一判:基于科学家对基于科学家对DNADNA结构的探究历程结构的探究历程,判断下列说法的正误判断下列说法的正误:1.1.查哥夫通过定量分析发现查哥夫通过定量分析发现DNADNA分子中腺嘌呤的总量总与胸腺嘧啶的量相当分子中腺嘌呤的总量总与胸腺嘧啶的量相当,鸟嘌呤的量总是与胞嘧啶的量相当。鸟嘌呤的量总是与胞嘧啶的量相当。()()2.2.由于由于DNADNA双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现,沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。生理
2、学或医学奖。()()提示提示:由于沃森和克里克撰写的由于沃森和克里克撰写的核酸的分子结构核酸的分子结构脱氧核糖核酸的一个脱氧核糖核酸的一个结构模型结构模型论文的发表论文的发表,沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。或医学奖。3.A3.AT T碱基对和碱基对和G GC C碱基对的形状和直径是不相同的碱基对的形状和直径是不相同的,使得使得DNADNA的直径也的直径也不同。不同。()()提示提示:由于由于ATAT碱基对和碱基对和GCGC碱基对具有相同的形状和直径碱基对具有相同的形状和直径,使得使得DNADNA具有具有恒定的直径。恒定的直径。
3、4.4.受威尔金斯和富兰克林的影响受威尔金斯和富兰克林的影响,沃森和克里克改变了碱基配对的方式。沃森和克里克改变了碱基配对的方式。()()提示提示:威尔金斯和富兰克林提供了威尔金斯和富兰克林提供了DNADNA衍射图谱衍射图谱,推算出推算出DNADNA呈螺旋结构呈螺旋结构,受受查哥夫的影响查哥夫的影响,沃森和克里克改变了碱基配对方式。沃森和克里克改变了碱基配对方式。【问【问答答】沃森和克里克构建的沃森和克里克构建的DNADNA双螺旋结构模型属于哪一类模型双螺旋结构模型属于哪一类模型?提示提示:物理模型。物理模型。二、二、DNADNA的结构的结构1.1.基于对基于对DNADNA结构的理解进行填空结
4、构的理解进行填空:2.DNA2.DNA分子的特点分子的特点:(1)(1)多样性多样性:_:_的千变万化。的千变万化。(2)(2)特异性特异性:由由DNADNA分子中特定的分子中特定的_决定。决定。碱基对排列顺序碱基对排列顺序碱基对排列顺序碱基对排列顺序三、设计和制作三、设计和制作 DNADNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型某学习小组某学习小组,利用材料制作了利用材料制作了DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型,请将合理的制作顺序请将合理的制作顺序排列起来排列起来_。组装组装“脱氧核苷酸模型脱氧核苷酸模型”组成多核苷酸长链组成多核苷酸长链制作若干个磷酸、碱基和脱氧核糖制作若干个磷酸、碱基
5、和脱氧核糖获得获得DNADNA分子的立体结构分子的立体结构制作制作DNADNA分子平面结构分子平面结构【问【问答答】制作一个含有制作一个含有n n个个A AT T碱基对碱基对,m m个个G GC C碱基对的长链碱基对的长链,需要多少个扭扭棒需要多少个扭扭棒?提示提示:(2(2n n+3+3m m)个。个。四、四、DNADNA分子通过半保留方式进行复制分子通过半保留方式进行复制1.DNA1.DNA复制方式的探究复制方式的探究:(1)(1)方式方式:_:_。(2)(2)实验过程实验过程:半保留复制半保留复制.(3)(3)实验结论实验结论:_:_。DNADNA复制方式为半保留复制复制方式为半保留复制
6、2.2.基于对基于对DNADNA复制的过程与特点的理解复制的过程与特点的理解,填空填空:(1)(1)概念概念:以以_为模板合成子代为模板合成子代DNADNA分子的过程。分子的过程。(2)(2)场所场所:主要是主要是_。(3)(3)时期时期:细胞的细胞的_和和_间期。间期。亲代亲代DNADNA分子分子细胞核细胞核有丝分裂间期有丝分裂间期减数第一次分裂减数第一次分裂(4)(4)过程过程:(5)(5)特点特点:_:_。(6)(6)方式方式:_:_。(7)(7)结果结果:形成两个完全相同的形成两个完全相同的DNADNA。(8)(8)意义意义:确保了遗传信息代代遗传的确保了遗传信息代代遗传的_。边解旋边
7、复制边解旋边复制半保留复制半保留复制连续性连续性【问【问答答】从从DNADNA的结构角度分析的结构角度分析,DNA,DNA能准确复制的原因是什么能准确复制的原因是什么?提示提示:(1)DNA(1)DNA的双螺旋结构的双螺旋结构,为复制提供精确的模板。为复制提供精确的模板。(2)(2)通过碱基互补配对通过碱基互补配对,保保证了复制能准确无误地进行。证了复制能准确无误地进行。知识点一知识点一 DNADNA分子的结构分子的结构1.DNA1.DNA分子的结构分子的结构:(1)(1)数量关系。数量关系。游离磷酸基团游离磷酸基团:每个每个DNADNA片段有片段有2 2个。个。氢键氢键:A-T:A-T之间有
8、之间有2 2个个,G-C,G-C之间有之间有3 3个。个。脱氧核糖数脱氧核糖数=磷酸数磷酸数=含氮碱基数。含氮碱基数。(2)(2)位置关系。位置关系。单链中单链中:相邻碱基通过相邻碱基通过“脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖”连接。连接。双链间双链间:相邻碱基通过氢键相连。相邻碱基通过氢键相连。(3)(3)化学键。化学键。氢键氢键:连接互补链中配对的碱基。连接互补链中配对的碱基。磷酸二酯键磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。2.DNA2.DNA分子的结构特点分子的结构特点:(1)(1)稳定性稳定性:DNA:DNA分子结构
9、的稳定性是指其双螺旋结构的相对稳定性。分子结构的稳定性是指其双螺旋结构的相对稳定性。(2)(2)多样性多样性:其决定因素是其决定因素是DNADNA分子中碱基对排列顺序的千变万化。分子中碱基对排列顺序的千变万化。(3)(3)特异性特异性:不同的不同的DNADNA分子具有不同的特性分子具有不同的特性,所以所以DNADNA的多样性也就意味着的多样性也就意味着DNADNA分分子的特异性。子的特异性。DNADNA分子的多样性与特异性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。间存在差异的原因。特别提醒特别提醒:在脱氧核苷
10、酸链中在脱氧核苷酸链中,并不是每个磷酸都与两个脱氧核糖相连并不是每个磷酸都与两个脱氧核糖相连,如链的一端游如链的一端游离的磷酸只与一个脱氧核糖相连。离的磷酸只与一个脱氧核糖相连。若一个若一个DNADNA分子含有分子含有n n个碱基对个碱基对,那么碱基对的排列方式就是那么碱基对的排列方式就是4 4n n种种,而不是而不是4 42 2n n。不同的碱基对排列顺序代表了不同的遗传信息不同的碱基对排列顺序代表了不同的遗传信息,因此因此,DNA,DNA分子能够储存大量分子能够储存大量遗传信息。遗传信息。【典例示范【典例示范】如图是核酸的基本组成单位核苷酸的结构图如图是核酸的基本组成单位核苷酸的结构图,下
11、列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.比较组成比较组成DNADNA与与RNARNA的的,只有只有不同不同B.B.若若是是T,T,则则叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸C.C.若若是尿嘧啶是尿嘧啶,则则是脱氧核糖是脱氧核糖D.D.构成构成T2T2噬菌体和人体的噬菌体和人体的均有均有8 8种种【解题思维【解题思维】【解析【解析】选选B B。组成。组成DNADNA与与RNARNA的的核苷酸核苷酸,除了除了五碳糖五碳糖(分别是脱氧核糖和核分别是脱氧核糖和核糖糖)不同外不同外,在在含氮碱基含氮碱基(分别是分别是A A、T T、G G、C C和和A A、U U、G G、C)C)方面也不完全相
12、方面也不完全相同同,A,A错误错误;若若是是T,T,则是则是DNADNA的组成单位的组成单位,叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸,B,B正确正确;若若是尿嘧啶是尿嘧啶,则则是核糖是核糖,C,C错误错误;T2;T2噬菌体只含有噬菌体只含有DNADNA一种核酸一种核酸,人体中含有人体中含有DNADNA和和RNARNA两种核酸两种核酸,构成构成T2T2噬菌体和人体的噬菌体和人体的含氮碱基分别有含氮碱基分别有4 4种种(A(A、T T、G G、C)C)、5 5种种(A(A、T T、G G、C C、U),DU),D错误。错误。【审答误区【审答误区】本题常见错因有两种本题常见错因有两种:(1)(
13、1)不能准确比较不能准确比较DNADNA与与RNARNA在化学组成上的不同在化学组成上的不同:不仅五碳糖不同不仅五碳糖不同,含氮碱基也含氮碱基也不完全相同。不完全相同。(2)(2)不能区别不能区别T2T2噬菌体和人体的区别噬菌体和人体的区别:T2:T2噬菌体为病毒噬菌体为病毒,只含一种核酸只含一种核酸DNA,DNADNA,DNA即为遗传物质即为遗传物质,而人体含有两种核酸而人体含有两种核酸DNADNA和和RNA,RNA,但只有但只有DNADNA是遗传物是遗传物质。质。【母题追问【母题追问】(1)N(1)N、P P分别位于图示哪种结构分别位于图示哪种结构?提示提示:N N位于位于中中,P,P位于
14、位于中。中。(2)(2)一个双链一个双链DNADNA分子中含有多少个游离的分子中含有多少个游离的?提示提示:2 2个。个。【类题精练【类题精练】1.(20201.(2020浙江浙江7 7月选考月选考)某某DNADNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是片段的结构如图所示。下列叙述正确的是()A.A.表示胞嘧啶表示胞嘧啶B.B.表示腺嘌呤表示腺嘌呤C.C.表示葡萄糖表示葡萄糖D.D.表示氢键表示氢键【解析【解析】选选D D。本题主要考查。本题主要考查DNADNA分子的结构。根据图示分析分子的结构。根据图示分析,表示表示T(T(胸腺嘧胸腺嘧啶啶),),表示表示C(C(胞嘧啶胞嘧啶),),表示脱氧核
15、糖表示脱氧核糖,表示氢键。表示氢键。2.19532.1953年沃森和克里克构建了年沃森和克里克构建了DNADNA的双螺旋结构模型的双螺旋结构模型,推动了现代遗传学迅猛发推动了现代遗传学迅猛发展。如图是一个展。如图是一个DNADNA分子的片段。下列叙述中错误的是分子的片段。下列叙述中错误的是()A.A.图中图中代表氢键代表氢键B.DNAB.DNA是规则的双螺旋结构是规则的双螺旋结构C.C.图中图中代表腺嘌呤代表腺嘌呤(A)(A)D.D.该该DNADNA中含有中含有4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸【解析【解析】选选C C。图中。图中代表氢键代表氢键,A,A正确正确;DNA;DNA是规则的双螺旋结构是
16、规则的双螺旋结构,B,B正确正确;图中图中代表鸟嘌呤代表鸟嘌呤,C,C错误错误;看图可知看图可知:该该DNADNA中含有中含有4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸,D,D正确。正确。【补偿训练【补偿训练】核苷酸可通过脱水形成多核苷酸核苷酸可通过脱水形成多核苷酸,脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单体的磷酸基团相连体的磷酸基团相连,结果在多核苷酸中形成了一个糖结果在多核苷酸中形成了一个糖磷酸主链磷酸主链(如图如图)。下列。下列叙述正确的是叙述正确的是()A.A.糖糖磷酸主链含磷酸主链含C C、H H、O O、N N、P P五种元素五种元素B.B.合成图示化合物时合成图示
17、化合物时,共需要脱去共需要脱去5 5分子水分子水C.C.图中的一个磷酸基团只与一个五碳糖相连图中的一个磷酸基团只与一个五碳糖相连D.D.与图中互补的另一脱氧核苷酸链上的碱基序列是与图中互补的另一脱氧核苷酸链上的碱基序列是ACGATACGAT【解析【解析】选选D D。因糖。因糖磷酸主链是由脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单体磷酸主链是由脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单体的磷酸基团相连的磷酸基团相连,故只含有故只含有C C、H H、O O、P P四种元素四种元素,A,A错误错误;图示化合物由五个核苷图示化合物由五个核苷酸相连而成酸相连而成,共需要脱去共需要脱去4 4分子水分子水,B,B错误错误;
18、该化合物最上端的核苷酸的磷酸基团该化合物最上端的核苷酸的磷酸基团只与一个五碳糖相连只与一个五碳糖相连,下面四个核苷酸的磷酸基团与两个五碳糖相连下面四个核苷酸的磷酸基团与两个五碳糖相连,C,C错误错误;按按照碱基互补配对原则及照碱基互补配对原则及DNADNA分子中两条脱氧核苷酸链反向平行的特点分子中两条脱氧核苷酸链反向平行的特点,与图中互与图中互补的另一条脱氧核苷酸链上的碱基序列是补的另一条脱氧核苷酸链上的碱基序列是AC-GAT,DAC-GAT,D正确。正确。知识点二知识点二 DNADNA中碱基数量的计算中碱基数量的计算根据碱基互补配对原则根据碱基互补配对原则:A:A与与T T配对、配对、G G
19、与与C C配对配对,4,4种碱基之间存在以下关系种碱基之间存在以下关系:(1)(1)在在DNADNA双链中双链中,由于碱基互补配对由于碱基互补配对,有有A=T,GCA=T,GC。(2)(2)在在DNADNA双链中双链中,嘌呤总数与嘧啶总数相同嘌呤总数与嘧啶总数相同,即即A+G=T+CA+G=T+C。(3)(3)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNADNA分子中都相同分子中都相同,即若在一条链即若在一条链中中 =m m,则在互补链及整个则在互补链及整个DNADNA分子中分子中 =m m。ATGCATGC(4)(4)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数
20、非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个在整个DNADNA分子中为分子中为1,1,即若即若在在DNADNA一条链中一条链中 =a a,则在其互补链中则在其互补链中 ,而在整个而在整个DNADNA分子中分子中 =1=1。(5)(5)某种碱基在某种碱基在DNADNA分子中所占比例分子中所占比例,等于这种碱基在等于这种碱基在DNADNA每条链中所占比例和的每条链中所占比例和的平均数。如平均数。如DNADNA中中A A占占n n%,%,则则 =n n%。AGTCAG1TCaAGTC12AA2特别提醒特别提醒:上述计算规律的前提条件是上述计算规律的前提条件是DNADNA是双链结构。是双链结构。
21、在在DNADNA双链结构中双链结构中,任意两种不互补的碱基数之和占总碱基数的任意两种不互补的碱基数之和占总碱基数的50%,50%,即即A+G=C+T=A+C=G+T=50%A+G=C+T=A+C=G+T=50%。【典例示范【典例示范】某某DNADNA分子中分子中A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%,44%,其中一条链其中一条链(a)(a)上的上的G G占该链碱占该链碱基总数的基总数的21%,21%,那么那么,对应的另一条互补链对应的另一条互补链(b)(b)上的上的G G占该链碱基总数的比例是占该链碱基总数的比例是()A.35%A.35%B.29%B.29%C.
22、28%C.28%D.21%D.21%【解题思维【解题思维】【解析【解析】选选A A。已知。已知DNADNA分子中分子中A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%,44%,根据碱基互补根据碱基互补配对原则配对原则:A=T:A=T、C=G,C=G,所以所以A=T=22%,A=T=22%,则则C=G=50%-22%=28%,C=G=50%-22%=28%,又已知一条链又已知一条链(a)(a)上的上的G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的21%,21%,即即G G1 1=21%=21%。在双链。在双链DNADNA分子中分子中,G=(G,G=(G1 1+G+G2 2)/2,)
23、/2,则则G G2 2=35%=35%。【方法规律【方法规律】DNADNA中有关碱基比例计算的三个步骤中有关碱基比例计算的三个步骤第一步第一步:弄清题中已知的和所求的碱基比例是占整个弄清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNADNA碱基的比例碱基的比例,还是占还是占DNADNA一条链上的碱基的比例。一条链上的碱基的比例。第二步第二步:画一个画一个DNADNA模式图模式图,并在图中标明已知的和所求的碱基。并在图中标明已知的和所求的碱基。第三步第三步:根据碱基互补配对原则和相关规律进行计算。根据碱基互补配对原则和相关规律进行计算。【类题精练【类题精练】1.DNA1.DNA分子的稳定性与碱基对之间的
24、氢键数目有关。下列关于生物体内分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNADNA分分子中子中(A+T)/(G+C)(A+T)/(G+C)与与(A+C)/(G+T)(A+C)/(G+T)两个比值的叙述两个比值的叙述,正确的是正确的是()A.A.碱基序列不同的双链碱基序列不同的双链DNADNA分子分子,后一比值不同后一比值不同B.B.前一个比值越大前一个比值越大,双链双链DNADNA分子的稳定性越高分子的稳定性越高C.C.当两个比值相同时当两个比值相同时,可判断这个可判断这个DNADNA分子是双链分子是双链D.D.双链双链DNADNA分子中分子中,后一比值等于后一比值等于1 1【
25、解析【解析】选选D D。所有双链。所有双链DNADNA分子中分子中,A=T,A=T、C=G,C=G,因此后一比值等于因此后一比值等于1,A1,A错误错误,D,D正正确确;双链双链DNADNA分子中分子中,A,A、T T之间形成之间形成2 2个氢键个氢键,C,C、G G之间形成之间形成3 3个氢键个氢键,因此前一比因此前一比值越小值越小,双链双链DNADNA分子稳定性越高分子稳定性越高,B,B错误错误;双链双链DNADNA分子的后一比值恒为分子的后一比值恒为1,1,与两个与两个比值是否相同无关比值是否相同无关,C,C错误。错误。2.2.某研究小组测定了多个不同双链某研究小组测定了多个不同双链DN
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