(共27张PPT)
第二节
DNA分子的结构
沪科版
必修2
第一章
遗传信息主要编码在DNA分子上
新知导入
科学家发明了一项以DNA为介质的数据存储新技术。与现有的各类存储介质相比，DNA能够储存更多的信息。DNA作为生物的遗传物质，能够携带大量控制生物生长、发育和繁殖的遗传信息，这是由DNA分子的特定结构决定的。为什么DNA分子特定的结构适合于储存遗传信息？遗传信息以什么形式储存在DNA分子上？DNA分子是如何保证遗传信息稳定保存的？
DNA存储器
新知讲解
问题一：DNA分子由四种脱氧核苷酸构成
DNA分子的基本单位：
脱氧核苷酸
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
1分子磷酸
含氮碱基与磷酸基团分别连接在脱氧核糖上
新知讲解
问题一：DNA分子由四种脱氧核苷酸构成
C
C
C
C
C
C
C
N
C
N
C
N
C
CH
C
HC
C
NH
NH2
C
C
C
C
C
C
C
N
C
N
C
CH
C
HN
C
NH
C
C
NH2
O
C
C
C
N
C
CH
C
NH
C
C
NH2
O
C
CH
C
CH3
C
C
C
O
C
C
C
NH
C
C
O
C
CH
C
HN
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
4种含氮碱基：
新知讲解
问题一：DNA分子由四种脱氧核苷酸构成
因此，脱氧核苷酸也有4种：
腺膘呤脱氧核苷酸
A
胞嘧啶脱氧核苷酸
C
鸟瞟呤脱氧核苷酸
G
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
T
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（一）DNA分子结构模型的建立
资料一：
英国女科学家富兰克林运用X射线衍射技术研究DNA结构时，于1951年获得了一幅衍射图像。这幅图对建立DNA分子的结构模型起到了至关重要的作用。
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（一）DNA分子结构模型的建立
资料二：
20世纪40年代，科学家发现不同种的DNA分子中碱基数目及比例有差异，但同一生物体内不同细胞的DNA分子中碱基数目及比例有差异，但同一生物体内不同细胞的DNA分子中碱基数目及比例相同。到50年代，科学家已确定，在DNA分子中，碱基A的数量等于碱基T的数量，碱基G的数量等于碱基C的数量。
碱基组成（%）
碱基比例
A
B
C
T
A/T
G/C
(A+G)/(T+C)
(A+T)/(G+C)
人
30.9
19.9
19.8
29.4
1.05
1.01
1.03
1.52
鸡
28.8
20.5
21.5
29.2
0.99
0.95
0.97
1.38
海胆
32.8
17.7
17.3
32.1
1.02
1.02
1.02
1.85
酵母菌
31.3
18.7
17.1
32.9
0.95
1.09
1.00
1.79
大肠杆菌
24.7
26
25.7
23.6
1.05
1.01
1.03
0.93
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（一）DNA分子结构模型的建立
资料三：
美国科学家沃森和英国科学家克里克以富兰克林等人提供的DNA衍射图像的有关数据为依据，推算出DNA分子呈螺旋结构。他们尝试构建了各种不同的结构模型，但很快就被否定。直到1952年，他们从其他科学家那里了解到DNA分子中碱基数量的规律，才终于成功构建了DNA双螺旋结构模型，并于1953年在英国《自然》杂志上发表，论文标题为“核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型”
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（一）DNA分子结构模型的建立
分析讨论：
1.通过以上资料，你认为现代科学的发展具有哪些特点？
2.表1-1显示出DNA分子中各种碱基的数目比例有什么规律？如何解释这种规律？
3.若2个生物的DNA中碱基数（A+T）/（G+C）值相同，能说明它们是同种生物吗？
4.依据DNA分子结构模型，思考一下DNA分子作为遗传物质具有哪些特征。
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（二）DNA双螺旋结构模型的特点：
（1）DNA分子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。
DNA分子平面结构示意图
DNA双螺旋结构示意图
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（二）DNA双螺旋结构模型的特点：
（2）双螺旋结构中，脱氧核糖和磷酸交互连接形成的长链排列在分子外侧，够成DNA分子的骨架，碱基对位于双螺旋结构的内侧。
（3）碱基对之间通过氢键相连，并遵循碱基互补配对原则，即腺嘌呤与胸腺嘧啶互补配对，鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对。
A
T
G-C比例越高，DNA结构越稳定
C
G
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（三）利用碱基互补配对规律的计算：
规律一：在双链DNA分子中(以下均同),由于碱基互补配对,
故在数量上A=T，C=G
A+G=T+C，即嘌呤数=嘧啶数。
例1：已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中有多少个胞嘧啶？
50个
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（三）利用碱基互补配对规律的计算：
规律二：DNA双链中的两条互补链的碱基相等，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%，（A+G）/(T+C)＝(A+C)/(G+T)＝(T+C)/(A+G)＝1。
例2、某双链DNA的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱基总数的22%，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的
A、22%
B、28%
C、78%
D、50%
例3、DNA的组成分析表明下列的相关比值其中有一个是可变的
A、A/T
B、（A+T）/（G+C）
C、G/C
D、
（A+G）/（T+C）
√
√
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（三）利用碱基互补配对规律的计算：
规律三：在DNA双链中，假设一条单链的A+G/T+C等于m，则另一条互补链的A+G/T+C的值互为倒数关系即1/m，在整个DNA分子中该值为1。
例4、DNA的一个单链中（A+G）/（T+C）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是
A、0.4和0.5
B、2.5和0.4
C、2.5和
1.0
D、0.4和1.0
√
新知讲解
问题二：DNA分子具双螺旋结构
（三）利用碱基互补配对规律的计算：
规律四：DNA双链中，一条单链的A+T/G+C等于m，则另一条互补链的A+T/G+C的值是相等，也为m，在整个DNA分子中的A+T/G+C的值也相等
。
规律五：在双链DNA分子中，若G+C=a%则G1+C1=G2+C2=a%，若A+T=b%则A1+T1=A2+T2=b%。
例5、在双链DNA分子中，G和C之和占全部碱基的48%，其中一条链的A占该碱基总数的24%，则另一条链中的A占该碱基总数的百分比为
A、24%
B、26%
C、28%
D、76%
√
合作探究
构建DNA双螺旋结构模型
（一）目的要求
通过构建DNA分子结构模型，加深对DNA双螺旋结构的直观认识和理解
质地较硬、易切的常见生物材料，如各色萝卜、马铃薯等；刀、牙签、瓶盖、订书针等。
（二）材料用具
合作探究
（三）活动程序
1.请同学们在小组内讨论解决以下问题，并进行模型的总设计：
（1）需要选取几种材料？分别制成什么形状以代表DNA的各个组分？
（2）各组分间应当在什么位置相互连接？
2.将所用材料洗净、晾干，用刀切成约5mm厚的小片。
3.制作各种组分的模型，同时，确定每种组分模型需要制作的数量。
构建DNA双螺旋结构模型
合作探究
（三）活动程序
4.制作各种组分的模型，同时，确定每种组分模型需要制作的数量。
5.将单个脱氧核苷酸模型在桌面上排成纵列，依下图中的方式将它们串连成DNA分子单链模型。
6.以做好的单链为模板，按照碱基互补配对原则，将其余脱氧核苷酸模型排列在已经做好的单链一侧，注意2条链要反向平行。再将它们彼此纵向连接，然后将各碱基对以一定方式连接，制作成DNA分子平面模型。
构建DNA双螺旋结构模型
合作探究
（三）活动程序
7.2名同学分别握住模型两端左右旋转，展示DNA的双螺旋结构。若组分间连接不牢导致模型松散，展示前可对模型各连接处进行加固。
构建DNA双螺旋结构模型
合作探究
（四）分析讨论
1.最初制成的代表各组分的小模型是否正好用完？这表明DNA分子中各组分的数量关系如何？
2.在制作时如何保证DNA同种组分的形状相同？是否用到模具（如以瓶盖为模具制作磷酸基团模型）？模具在制作中可发挥怎样的作用？
3.模型怎样体现DNA双链是反向平行的？
4.对比各组制作的模型，构成DNA的碱基数量和碱基序列是否相同？这能反应DNA结构的什么特点？
5.通过对构建DNA分子结构模型过程的认识，说说构建模型对科学发展有什么意义？
构建DNA双螺旋结构模型
课堂练习
1.经过多位科学家的研究，人们终于揭开了遗传物质—DNA结构的神秘面纱。下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（
）
A.每个脱氧核糖均连接有2个磷酸基团
B.碱基对一定是由一个嘌呤和一个嘧啶构成
C.2条链中嘌呤碱基的数目相同
D.不同的DNA分子中碱基的种类不同
2.下列关于DNA结构的描述错误的是（
）
A.每个DNA分子由1条多核苷酸链盘绕而成的螺旋结构
B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架
C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对、G与C配对
D.DNA的两条链反向平行
B
A
课堂练习
3.下图为某同学在学习DNA的结构后画的DNA片段（其中
表示磷酸基团），另外几位同学对其进行了评价，其中正确的是（
）
A.该图没有物质和结构上的错误
B.该图有一处错误，就是碱基U应改为T
C.该图有3处错误，其中核糖应该为脱氧核糖
D.如果说他画的是RNA双链，则该图就是正确的
C
课堂练习
4.下列DNA分子双螺旋结构的特点，叙述错误的是（
）
A．DNA分子由两条反向平行的链组成
B．脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
C．碱基对构成DNA分子的基本骨架
D．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对
5.已知某个DNA分子的一条链中，碱基A有4000个，碱基C有5000个，则在其互补链（另一条链）中碱基G和碱基T的个数分别是（
）
A.4000、4000
B.5000、5000
C.4000、5000
D.5000、4000
C
D
课堂练习
１
２
３
４
A
G
C
T
6.下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。
５
６
７
８
９
１０
胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
磷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
碱基对
氢键
１、
２、
３、
４、
５、
６、
７、
８、
９、
１０、
一条脱氧核苷酸链的片段
课堂总结
DNA分子的结构
构成
1分子脱氧核糖
1分子含氮碱基
1分子磷酸
种类
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
DNA分子双螺旋结构
结构模型的建立历程
双螺旋结构模型的特点
构建DNA双螺旋结构模型实验
基本单位：脱氧核苷酸
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第二节DNA分子的结构教学设计
课题
第二节DNA分子的结构
单元
第一章
学科
生物
年级
必修2
学习目标
知识目标：1.识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类。2.熟悉DNA双螺旋结构模型的构建历程。3.能说出DNA双螺旋结构的特点。能力目标：1.学会构建DNA双螺旋结构模型的方法。2.培养分析资料和表格的能力。情感态度价值观：1.认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。2.
认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。1.
生命观念：识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类、碱基配对方式；讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程。2.科学思维：通过探索求知、讨论交流激发独立思考，构建DNA模型，同时培养学生的创造新思维。3.科学探究：就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟模型方法在这些研究中的应用。4.社会责任：认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。
重点
1.构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类。2.DNA双螺旋结构的特点。
难点
构建DNA双螺旋结构模型
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新知导入
出示DNA存储器图片，介绍DNA存储器的优点，引出问题为什么DNA分子特定的结构适合于储存遗传信息？遗传信息以什么形式储存在DNA分子上？DNA分子是如何保证遗传信息稳定保存的？
认真听讲，思考问题
激发学习兴趣，引入新课
新知讲解
问题一：DNA分子由四种脱氧核苷酸构成请同学们阅读课本10页内容回答下列问题：（1）DNA分子的基本单位：
。（2）脱氧核苷酸由
、
和
。其中含氮碱基又包括
、
、
、
。所以脱氧核苷酸包括
、
、
、
。过渡语：DNA分子是由4种脱氧核苷酸按一定顺序连接而成的生物大分子，具有特定的空间结构，能够储存遗传信息。那么DNA分子的空间结构究竟是怎么样的？各国科学家们是如何揭开这一具有伟大科学价值的研究课题的呢？问题二：DNA分子具双螺旋结构（一）DNA分子结构模型的建立请同学们阅读课本经典再现部分，回答下列问题：1.通过以上资料，你认为现代科学的发展具有哪些特点？2.表1-1显示出DNA分子中各种碱基的数目比例有什么规律？如何解释这种规律？3.若2个生物的DNA中碱基数（A+T）/（G+C）值相同，能说明它们是同种生物吗？4.依据DNA分子结构模型，思考一下DNA分子作为遗传物质具有哪些特征。（二）DNA双螺旋结构模型的特点：请同学们阅读课本12页文字和图片，总结DNA双螺旋结构的主要特点：（1）DNA分子通常由两条
的
长链形成双螺旋结构。（2）双螺旋结构中，
交互连接形成的长链排列在分子
，够成DNA分子的
，碱基对位于双螺旋结构的
。（3）碱基对之间通过
相连，并遵循
原则，即
与胸腺嘧啶互补配对，
与胞嘧啶互补配对。（三）利用碱基互补配对规律的计算：规律一：在双链DNA分子中(以下均同),由于碱基互补配对,
故在数量上A=
，C=
。例1：已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中有多少个胞嘧啶？规律二：DNA双链中的两条互补链的碱基相等，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%，（A+G）/(T+C)＝(A+C)/(G+T)＝(T+C)/(A+G)＝1。例2、某双链DNA的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱基总数的22%，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的A、22%
B、28%
C、78%
D、50%例3、DNA的组成分析表明下列的相关比值其中有一个是可变的
A、A/T
B、（A+T）/（G+C）
C、G/C
D、
（A+G）/（T+C）规律三：在DNA双链中，假设一条单链的A+G/T+C等于m，则另一条互补链的A+G/T+C的值互为倒数关系即1/m，在整个DNA分子中该值为1。例4、DNA的一个单链中（A+G）/（T+C）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是
A、0.4和0.5
B、2.5和0.4
C、2.5和
1.0
D、0.4和1.0规律四：DNA双链中，一条单链的A+T/G+C等于m，则另一条互补链的A+T/G+C的值是相等，也为m，在整个DNA分子中的A+T/G+C的值也相等
。规律五：在双链DNA分子中，若G+C=a%则G1+C1=G2+C2=a%，若A+T=b%则A1+T1=A2+T2=b%。例5、在双链DNA分子中，G和C之和占全部碱基的48%，其中一条链的A占该碱基总数的24%，则另一条链中的A占该碱基总数的百分比为
A、24%
B、26%
C、28%
D、76%
按要求阅读课本，做好勾画与批注，小组内交流，以备展示按要求阅读课本，做好勾画与批注，小组内交流，以备展示按要求阅读课本，做好勾画与批注，小组内交流，以备展示认真听讲，学习规律，当堂练习
培养学生自学、合学和展示自我的能力培养学生自学、合学和展示自我的能力规律提升，学以致用
合作探究
构建DNA双螺旋结构模型（一）目的要求通过构建DNA分子结构模型，加深对DNA双螺旋结构的直观认识和理解（二）材料用具质地较硬、易切的常见生物材料，如各色萝卜、马铃薯等；刀、牙签、瓶盖、订书针等。（三）活动程序1.请同学们在小组内讨论解决以下问题，并进行模型的总设计：（1）需要选取几种材料？分别制成什么形状以代表DNA的各个组分？（2）各组分间应当在什么位置相互连接？2.将所用材料洗净、晾干，用刀切成约5mm厚的小片。3.制作各种组分的模型，同时，确定每种组分模型需要制作的数量。4.制作各种组分的模型，同时，确定每种组分模型需要制作的数量。5.将单个脱氧核苷酸模型在桌面上排成纵列，依下图中的方式将它们串连成DNA分子单链模型。6.以做好的单链为模板，按照碱基互补配对原则，将其余脱氧核苷酸模型排列在已经做好的单链一侧，注意2条链要反向平行。再将它们彼此纵向连接，然后将各碱基对以一定方式连接，制作成DNA分子平面模型。7.2名同学分别握住模型两端左右旋转，展示DNA的双螺旋结构。若组分间连接不牢导致模型松散，展示前可对模型各连接处进行加固。
学生按照实验程序，完成实验
培养学生动手能力和合作能力
课堂练习
1.经过多位科学家的研究，人们终于揭开了遗传物质—DNA结构的神秘面纱。下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（
）A.每个脱氧核糖均连接有2个磷酸基团B.碱基对一定是由一个嘌呤和一个嘧啶构成C.2条链中嘌呤碱基的数目相同D.不同的DNA分子中碱基的种类不同2.下列关于DNA结构的描述错误的是（
）
A.每个DNA分子由1条多核苷酸链盘绕而成的螺旋结构
B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架
C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对、G与C配对
D.DNA的两条链反向平行3.下图为某同学在学习DNA的结构后画的DNA片段（其中
表示磷酸基团），另外几位同学对其进行了评价，其中正确的是（
）A.该图没有物质和结构上的错误
B.该图有一处错误，就是碱基U应改为TC.该图有3处错误，其中核糖应该为脱氧核糖
D.如果说他画的是RNA双链，则该图就是正确的4.下列DNA分子双螺旋结构的特点，叙述错误的是（
）
A．DNA分子由两条反向平行的链组成
B．脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧
C．碱基对构成DNA分子的基本骨架
D．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对5.已知某个DNA分子的一条链中，碱基A有4000个，碱基C有5000个，则在其互补链（另一条链）中碱基G和碱基T的个数分别是（
）
A.4000、4000
B.5000、5000
C.4000、5000
D.5000、40006.下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。1、
；2、
；3、
；4.
；5、
；6、
；7、
；8、
；9、
；10、
。
检测学生的掌握情况
规定时间内，独立自主完成，对子互查，小组交流讨论
课堂小结
会议本节课所学内容，谈收获。按照自己喜欢的方式对本节课进行总结
梳理知识、建构体系
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精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
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