2019--2020人教生物必修二同步课件3.2：DNA分子的结构（53张PPT）

(共53张PPT)
第2节　
DNA分子的结构
【自主预习】
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1.构建者:美国生物学家_____和英国物理学家_______。
2.构建过程:
沃森
克里克
DNA衍射
A、G、C、T
螺旋
碱基
磷酸—脱氧核糖骨架
碱基
A与T
G与C
A=T
G=C
二、DNA分子的结构
1.组成元素:______________。
2.基本结构:
C、H、O、N、P
如图所示,DNA的结构特点如下:
(1)整体结构:由___条脱氧核苷酸链按_________的方
式盘旋成_______结构。
(2)基本骨架:DNA分子中的_________和_____交替连接,
排列在外侧,构成DNA基本骨架。
(3)双链连接:碱基之间通过_____连接成碱基对,碱基
之间遵循_____________原则。
两
反向平行
双螺旋
脱氧核糖
磷酸
氢键
碱基互补配对
【预习小测】
1.下列哪项不是沃森和克里克构建过的模型　(　　)
A.碱基在外侧的双螺旋结构模型
B.同种碱基配对的三螺旋结构模型
C.碱基在外侧的三螺旋结构模型
D.碱基互补配对的双螺旋结构模型
【解析】选B。沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型,后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型,并且同种碱基配对,最后提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。
2.(2018·石家庄高一检测)下列与核酸有关的说法正确的是　(　　)
A.含RNA的生物一定含DNA
B.含DNA的活细胞一定含RNA
C.含RNA的细胞器一定含DNA
D.组成DNA和RNA的碱基不同,五碳糖相同
【解析】选B。含RNA的病毒不含DNA,含DNA的病毒不含RNA,A错误;含DNA的活细胞一定含RNA,B正确;核糖体是含RNA的细胞器,不含DNA,C错误;组成DNA和RNA的五碳糖不同,DNA中含有脱氧核糖,RNA中含有核糖,D错误。
3.(2018·沈阳高一检测)“SARS”病毒的遗传物质中含有核苷酸的种类及碱基的种类数分别是　(　　)
A.1、4 B.5、8 　 C.4、4　 D.5、4
【解析】选C。病毒只有一种核酸,即DNA或RNA,所以碱基种类和核苷酸种类数都为4。
4.DNA的基本单位的种类是由下列哪项决定的　(　　)
A.磷酸 B.脱氧核糖
C.碱基 D.元素
【解析】选C。DNA的基本单位是脱氧核苷酸,4种不同的碱基A、T、G、C决定了有4种不同的脱氧核苷酸。
主题1　DNA分子的结构及特点
【互动探究】
1.DNA分子的组成和结构:
(1)在人体内由碱基A、T、G、C、U共可以组成脱氧核苷酸和核苷酸的种类数:
①脱氧核苷酸:____,②核苷酸:____。
4种
8种
(2)DNA分子中一条脱氧核苷酸链中相邻的两碱基通过
_____________________________连接,两条链之间相
邻的两碱基通过_____连接。
(3)每条DNA单链中存在一个游离的磷酸基团,所以任一
DNA分子片段中含有_____游离的磷酸基团。DNA分子中
磷酸数∶脱氧核苷酸数∶含氮碱基数=________。
—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
氢键
两个
1∶1∶1
2.DNA分子的结构特点:
试从以下角度分析DNA分子具有稳定性的原因。
磷酸和脱氧核糖交替连接
通过氢键连接,加强稳定性;
严格执行碱基互补配对原则
规则的双螺旋结构
稳定的表现 稳定的原因
外部稳定的骨架 _______________________
内部碱基对稳定 ________________________
________________________
空间结构稳定 _________________
【探究总结】DNA结构的“五、四、三、二、一”
(1)五种元素:C、H、O、N、P。
(2)四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸。
(3)三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。
(4)二条长链:二条反向平行的脱氧核苷酸链。
(5)一种螺旋:规则的双螺旋结构。
【拓展延伸】
(1)DNA分子中的“反向”是指一条链一端是磷酸,另一
端是脱氧核糖,但另一条链的磷酸和脱氧核糖位置正好
相反。
(2)DNA加热至90℃左右会解开双螺旋,当温度降低,DNA
又恢复双螺旋结构。格里菲思所做的肺炎双球菌转化
实验中,加热杀死的S型细菌内的DNA仍然保持活性,将R型细菌转化为S型。
(3)DNA中A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键,故G和C比例高的DNA分子热稳定性更高。
【探究训练】
1.(2018·朝阳区高一检测)如图为核苷酸的模式图,下列相关说法正确的是　(　　)
A.DNA与RNA在核苷酸上的不同点只在②方面
B.如果要构成ATP,只要在①位置上加上两个磷酸基团
C.③在超级细菌遗传物质中只有4种
D.DNA分子中每个②均与一个①相连
【解题指南】注意分析两个不同:
(1)脱氧核苷酸与核糖核苷酸不同。
(2)核苷酸与ATP不同。
【解析】选C。DNA和RNA在组成上的区别有两点:一是五碳糖(②)的不同,二是含氮碱基(③)的差别,A项错误。ATP是三磷酸腺苷,②必须是核糖,③必须是A(腺嘌呤),①位置再加两个磷酸基团,B项错误。细菌的遗传物质是DNA,包含4种脱氧核苷酸,C项正确。在DNA分子中,绝大多数的②(脱氧核糖)上连两个①(磷酸),D项错误。
2.下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中○代表磷酸),下列为几位同学对此图的评价,其中正确的是　(　　)
A.甲说:该图没有什么物质和结构上的错误
B.乙说:该图有一处错误,就是U应改为T
C.丙说:该图有三处错误,其中核糖应改为脱氧核糖
D.丁说:如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的
【解题指南】解答本题的关键是从DNA分子的组成单位和各单位之间连接的方式入手进行分析,结合图示找出其中的错误。
【解析】选C。图中有三处错误。错误一:组成DNA的五碳糖应该是脱氧核糖,所以图中的核糖应改为脱氧核糖。错误二:碱基应为A、T、G、C 4种,图中的U应改为T。错误三:单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不应该是磷酸与磷酸之间连接,而是在磷酸与脱氧核糖之间连接而成的。
【延伸探究】
(1)改正题图,正确的图示应如何表示?
提示:

(2)题图所示DNA分子中哪种碱基对含量高会提高其热稳定性?
提示:G—C。
【补偿训练】
1.下图为DNA分子结构示意图,对该图的正确描述是　
(　　)
A.该DNA片段可能与生物的性状无关
B.①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
C.②和③相间排列,构成了DNA分子的基本骨架
D.当DNA复制时,④的形成需要DNA连接酶
【解析】选A。由图可知①代表的是磷酸基团、②代表
的是脱氧核糖、③代表的是胞嘧啶、④代表的是氢
键、⑤代表的是腺嘌呤、⑥代表的是鸟嘌呤、⑦代表
的是胸腺嘧啶、⑧代表的是胞嘧啶。DNA分子中存在编
码蛋白质的区段,也存在不编码蛋白质的区段,故A正确;
②③和下面的磷酸基团共同构成胞嘧啶脱氧核苷酸,故B错误;磷酸基团和脱氧核糖排列在外侧构成DNA分子的基本骨架,故C错误;DNA复制时,氢键的形成不需要DNA连接酶的催化,故D错误。
2.在DNA分子双螺旋结构中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键,胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA样品,根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是　(　　)
A.含胸腺嘧啶32%的样品
B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品
D.含胞嘧啶15%的样品
【解析】选B。嗜热菌的DNA中含有氢键数量较高才能耐高温,DNA不容易分解。含胞嘧啶或鸟嘌呤数量越多,氢键越多。A含胞嘧啶18%,B含胞嘧啶33%,C含胞嘧啶20%,D含胞嘧啶15%,故B正确。
主题2　DNA分子中碱基的相关计算
【互动探究】
1.在双链DNA分子中,A与T,G与C之间具有怎样的数量关系?不配对的两个碱基之和(如A+G)在整个DNA分子中所占比例为多少?
提示:在双链DNA分子中碱基数量A总等于T,G总等于C。
在整个DNA分子中由于A=T、G=C,所以A+G的比例为
2.如果知道一条链H1中的 的比例为m,那么互补链
H2中的 比例为____。因为____________________
_____________________________________________。
1/m
一条链中的A等于其互
补链中的T,C等于其互补链中的G,所以比例互为倒数
3.如果DNA一条链中的(A1+T1)/(G1+C1)=a,那么另一条链中的(A2+T2)/(G2+C2)是多少?该DNA分子中(A+T)/(G+C)是多少?请阐明原因。
提示:(1)(A2+T2)/(G2+C2)=a。根据碱基互补配对原则,A1=T2、T1=A2、G1=C2、C1=G2,所以由(A1+T1)/(G1+C1)
=a,可知(A2+T2)/(G2+C2)=a。
(2)(A+T)/(G+C)=a。因为(A+T)/(G+C)=(A1+ A2+T1+
T2)/(G1+ G2+C1+ C2)=2(A1+T1)/2(G1+C1)=a。
【拓展延伸】DNA中有关碱基计算的“三步曲”
第一步:分清题中所给的和所求的碱基比例是占整个DNA分子的比例还是占其中一条链的比例。
第二步:画出一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步:根据碱基互补配对原则及有关规律进行计算。
【探究总结】DNA分子中有关碱基计算的规律
规律一:DNA双链中两条互补链的碱基数相等,任意两个不互补的碱基之和恒等,占碱基总数的50%,即A+G=T+C=A+C=T+G=50%;
规律二:在DNA双链中的一条单链的 的值与另一条
互补链的 的值互为倒数关系。
规律三:DNA双链中,一条单链的 的值与另一条互
补链的 的值相等,也与整个DNA分子中的 的
值相等。
【拓展延伸】DNA分子特性
(1)稳定性:DNA分子的双螺旋结构的内侧,通过氢键形成的碱基对使两条脱氧核苷酸链稳固地结合在一起。
(2)多样性:碱基对的排列顺序和数量的千变万化,构成了DNA分子的多样性。含有n个碱基对的DNA分子,其携带的遗传信息最多可达4n种。
(3)特异性:碱基对的特定排列顺序,又构成了每一个DNA分子的特异性。
【探究训练】
1.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是　(　　)
【解题指南】(1)图示信息:DNA分子的一条单链中碱基比例与DNA分子、其互补链中的碱基比例关系。
(2)思维流程:DNA分子的碱基互补配对原则→一个DNA分子中A=T,C=G→计算两条链的互补碱基之和的比值与非互补碱基之和的比值→曲线的横纵坐标一一对应。
【解析】选C。本题主要考查对DNA分子碱基互补配对原则的理解。双链DNA分子中,(A+C)/(T+G)一定等于1,故A项错误;当一条链中存在(A1+C1)/(T1+G1)=1时,其互补链中存在(A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/(A1+C1)=1,B项错误;在DNA分子中,存在(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)
=(A+T)/(G+C),故C项正确、D项错误。
2.(2018·武汉高一检测)同源染色体上的DNA分子之间
最可能相同的是　(　　)
A.碱基对的排列顺序　　　B.氢键的数目
C. 的值 D.脱氧核苷酸的种类
【解析】选D。如果同源染色体上存在等位基因,则等位
基因中的碱基对序列不同,A错误;如果同源染色体上存
在等位基因,则DNA分子中氢键数目可能不同,B错误;如
果同源染色体上存在等位基因,两条同源染色体上的DNA
分子中的 的值可能不同,C错误;不同DNA分子的
基本组成单位都是四种脱氧核苷酸,因此同源染色体上
的DNA分子之间最可能相同的是脱氧核苷酸的种类,D正
确。
【补偿训练】
(2018·大连高一检测)20世纪50年代初,查哥夫对多种
生物DNA做了碱基定量分析,发现(A+T)与(C+G)的比值
如下表。结合所学知识,你认为能得出的结论是(　　)
DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾
(A+T)/(C+G) 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43
A.猪的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些
B.小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C.小麦DNA中A+T的数量是鼠DNA中C+G数量的1.21倍
D.同一生物不同组织的DNA碱基比例相同
【解题指南】解答本题需要注意两点:
(1)不同生物的DNA碱基总数不一定相同。
(2)(A+T)/(C+G)的值越小,分子结构越稳定。
【解析】选D。由于碱基A与T之间有两个氢键,而G与C
之间有三个氢键,故DNA分子中(G+C)所占比例越大,分
子结构越稳定,大肠杆菌的DNA分子结构最稳定,故A错
误;小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息不同,故B错误;
小麦中(A+T)/(C+G)的值为1.21,说明小麦中A+T的数量是小麦中G+C数量的1.21倍,但不一定是鼠中G+C数量的1.21倍,故C错误;同一生物的不同组织的核DNA相同,碱基比例相同,故D正确。
【课堂小结】