生物人教版必修2導(dǎo)學(xué)案第3章第2節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)

第2節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建活動(dòng)與探究1．填空復(fù)習(xí)DNA的化學(xué)組成：DNA的基本單位是____________，種類(lèi)分別是________________、________________、____________________、____________________。2．填空識(shí)記DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程：（1）當(dāng)時(shí)，科學(xué)家對(duì)DNA分子的認(rèn)識(shí)：DNA分子是由4種____________為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有______________四種堿基?！?）依據(jù)DNA衍射圖譜推算出__________________?！?）嘗試構(gòu)建：雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，被否定?！?）重新構(gòu)建：將____________________安排在螺旋的外部，______安排在內(nèi)部的__________結(jié)構(gòu)。但__________違反化學(xué)規(guī)律，模型被否定?！?）獲得重要信息：腺嘌呤的量等于______________，鳥(niǎo)嘌呤的量等于____________?！?）構(gòu)建新模型：讓________________配對(duì)，這樣構(gòu)成的DNA分子具有穩(wěn)定的______，能夠解釋________________________，同時(shí)能解釋DNA的復(fù)制。遷移與應(yīng)用小麥體內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解后，可以得到的是（）。A．四種脫氧核苷酸B．一種五碳糖C．八種堿基D．五種堿基現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中許多成果的取得，都是多學(xué)科交叉運(yùn)用的結(jié)果，也是多位科學(xué)家共同努力、相互合作的結(jié)果。沃森和克里克在構(gòu)建模型的過(guò)程中，利用了他人的許多經(jīng)驗(yàn)和成果。（1）當(dāng)時(shí)科學(xué)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)有：組成DNA分子的單位是脫氧核苷酸；DNA分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成的；（2）英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的DNA的X射線(xiàn)衍射圖譜；（3）美國(guó)生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子結(jié)構(gòu)的方法（1950年），即按照X射線(xiàn)衍射分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型的方法（因?yàn)槟Ｐ湍苁股锎蠓肿臃浅?fù)雜的空間結(jié)構(gòu)以完整的、簡(jiǎn)明扼要的形象表示出來(lái)），為此，沃森和克里克像擺積木一樣，用自制的硬紙板構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型；（4）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫的研究成果：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量，鳥(niǎo)嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量。出現(xiàn)的錯(cuò)誤：（1）堿基位于螺旋外側(cè)的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)被否定。（2）相同堿基配對(duì)違反化學(xué)規(guī)律。（3）最后，讓A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。最終，構(gòu)建出了正確的DNA模型。二、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)活動(dòng)與探究1．構(gòu)成DNA的兩條鏈有怎樣的關(guān)系？2．兩條鏈之間的堿基通過(guò)什么連接？堿基配對(duì)有什么規(guī)律？3．如果將DNA的雙螺旋比作“螺旋的樓梯”，那么它的“扶手”和“階梯”各由什么構(gòu)成？遷移與應(yīng)用1953年，沃森和克里克建立了DNA分子的結(jié)構(gòu)模型，兩位科學(xué)家于1962年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。關(guān)于DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，敘述錯(cuò)誤的是（）。A．DNA分子由兩條反向平行的鏈組成B．脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)C．堿基對(duì)構(gòu)成DNA分子的基本骨架D．兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)1．由于GC堿基對(duì)間含三個(gè)氫鍵，AT堿基對(duì)間含兩個(gè)氫鍵，因此在DNA分子中，GC堿基對(duì)含量越高，DNA越穩(wěn)定，耐高溫的能力越強(qiáng)。2．DNA在高溫下解旋后，逐漸恢復(fù)低溫后又恢復(fù)螺旋，其遺傳信息仍存在，可以體現(xiàn)在肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中。三、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的應(yīng)用活動(dòng)與探究1．在整個(gè)雙鏈DNA分子中，嘌呤總數(shù)是否等于嘧啶總數(shù)？在一條單鏈上呢？在RNA中呢？2．（T＋C）/（G＋A）在整個(gè)DNA分子中應(yīng)是多少？?jī)蓷l單鏈中的此比值有什么關(guān)系？3．（A＋T）/（G＋C）在整個(gè)DNA分子及兩條單鏈中有什么關(guān)系？不同的DNA分子此比值相同嗎？遷移與應(yīng)用一個(gè)DNA分子的一條鏈上，腺嘌呤比鳥(niǎo)嘌呤多40%，兩者之和占DNA分子堿基總數(shù)的24%，則這個(gè)DNA分子的另一條鏈上，胸腺嘧啶占該鏈堿基數(shù)目的（）。A．44%B．24%C．14%D．28%1．相關(guān)規(guī)律：解題時(shí)先畫(huà)出簡(jiǎn)圖，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則推知規(guī)律。規(guī)律1：在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基兩兩相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，都等于堿基總數(shù)的一半。規(guī)律2：在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)的兩堿基之和（如A＋T或C＋G）占全部堿基的比例等于其任何一條單鏈中這兩種堿基之和占該單鏈中堿基數(shù)的比例，即單雙鏈轉(zhuǎn)化公式：（A＋T）/單鏈＝（A＋T）/雙鏈，（C＋G）/單鏈＝（C＋G）/雙鏈。規(guī)律3：DNA分子一條鏈中（A＋G）/（C＋T）的比值的倒數(shù)等于互補(bǔ)鏈中該種堿基的比值，在整個(gè)DNA分子中該比值等于1。2．不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值不同，即（A＋T）/（C＋G）的值不同。該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性。3．若已知A占雙鏈的比例＝c%，則A1/單鏈的比例無(wú)法確定，但最大值可求出為2c四、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型活動(dòng)與探究1．實(shí)驗(yàn)操作程序：按結(jié)構(gòu)層次__________，從____________依次完成。2．制作磷酸、脫氧核糖和含氮堿基的模型時(shí)注意各________________。3．制作堿基模型時(shí)，應(yīng)注意（1）A與T的一端應(yīng)剪成相互吻合的形狀；________也如此。（2）這兩種堿基對(duì)模型的長(zhǎng)度應(yīng)相等，以保證DNA分子中兩條平行鏈之間的__________。4．制作脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈模型時(shí)，應(yīng)注意（1）兩條鏈中的脫氧核苷酸的______必須相等。（2）兩條長(zhǎng)鏈并排時(shí)，必須保證堿基之間能夠相互______。（3）兩條長(zhǎng)鏈走向______。遷移與應(yīng)用在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，下圖為兩個(gè)脫氧核苷酸的模型。圓代表磷酸，下列說(shuō)法正確的是（）。A．長(zhǎng)方形可能代表A、T、C、U四種含氮堿基B．兩個(gè)圓可用別針（代表共價(jià)鍵）連結(jié)，以形成DNA的側(cè)鏈C．別針（代表共價(jià)鍵）應(yīng)連結(jié)在一個(gè)核苷酸的五邊形和另一個(gè)核苷酸的圓上D．如果兩個(gè)脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側(cè)，兩個(gè)模型方向相同1．旋轉(zhuǎn)平面結(jié)構(gòu)成立體結(jié)構(gòu)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)某結(jié)構(gòu)部件有不規(guī)則現(xiàn)象，應(yīng)加以矯正。2．整個(gè)制作過(guò)程中，各零件之間的連接應(yīng)保持足夠的牢固性，以免旋轉(zhuǎn)時(shí)零件脫落。答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、1．沃森和克里克2．DNA的X射線(xiàn)衍射A、G、C、T螺旋堿基A的量＝T的量，G的量＝C的量A與TC與G二、1．C、H、O、N、P脫氧核糖脫氧核苷酸雙螺旋2．（1）內(nèi)側(cè)（2）脫氧核糖磷酸（3）反向平行（4）堿基互補(bǔ)配對(duì)A（腺嘌呤）G（鳥(niǎo)嘌呤）（5）雙螺旋預(yù)習(xí)交流：答案：DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型屬于物理模型。在本模塊的前兩章內(nèi)容中，屬于數(shù)學(xué)模型的實(shí)例有：體現(xiàn)分離定律和自由組合定律的配子基因型和比例、后代性狀分離比；表示減數(shù)分裂過(guò)程染色體及DNA數(shù)量變化的坐標(biāo)曲線(xiàn)等。課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】一、活動(dòng)與探究：1．答案：脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸2．答案：（1）脫氧核苷酸A、T、C、G（2）DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)（4）磷酸—脫氧核糖骨架堿基雙鏈螺旋堿基配對(duì)（5）胸腺嘧啶的量胞嘧啶的量（6）A與T、C與G直徑A、T、C、G的數(shù)量關(guān)系遷移與應(yīng)用：B解析：小麥的遺傳物質(zhì)是DNA，初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種堿基。二、活動(dòng)與探究：1．答案：反向平行。2．答案：氫鍵。A與T配對(duì)，C與G配對(duì)。3．答案：脫氧核糖和磷酸，堿基對(duì)。遷移與應(yīng)用：C解析：DNA分子的基本骨架是排列在外側(cè)的脫氧核糖與磷酸，堿基對(duì)排列在內(nèi)側(cè)，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則連接而成。三、活動(dòng)與探究：1．答案：等于，一般不等于，一般不等于。2．答案：1，互為倒數(shù)關(guān)系。3．答案：相等，不相同。遷移與應(yīng)用：D解析：A1、G1分別表示一條鏈上腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤的數(shù)目，T2表示另一條鏈中胸腺嘧啶數(shù)目，A1＋G1占DNA分子堿基總數(shù)的24%，即＝24%，由于A1＋G1＋C1＋T1＝（A＋G＋C＋T），所以A1＋G1占本鏈堿基總數(shù)的48%。又因?yàn)锳1＝（1＋40%）G1，所以由以上分析可解得A1＝28%，G1＝20%。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則T2＝A1＝28%。四、活動(dòng)與探究：1．從小到大簡(jiǎn)單到復(fù)雜2．分子的大小比例3．（1）G與C（2）距離相等4．（1）個(gè)數(shù)（2）配對(duì)（3）相反遷移與應(yīng)用：C解析：長(zhǎng)方形表示的是含氮堿基，有A、T、G、C四種，沒(méi)有U，圓表示的是磷酸，五邊形表示的是脫氧核糖，在DNA單鏈中，脫氧核苷酸之間通過(guò)3,5磷酸二酯鍵相連，即別針應(yīng)連接在一個(gè)核苷酸的五邊形和另一個(gè)核苷酸的圓上，而不是兩個(gè)圓之間，兩條DNA單鏈模型的位置關(guān)系應(yīng)為反向平行。當(dāng)堂檢測(cè)1．下列能正確表示DNA片段示意圖的是（）。答案：D2．在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T的連接是通過(guò)（）。A．肽鍵B．—磷酸—脫氧核糖—磷酸—C．氫鍵D．—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—答案：D解析：DNA分子單鏈上相鄰堿基A與T的連接方式如下圖：由此可知是通過(guò)“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接起來(lái)的。3．分析一個(gè)DNA分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)含有30%的腺嘌呤脫氧核苷酸，因此可知該分子中一條鏈上鳥(niǎo)嘌呤含量最大值可占此鏈堿基總數(shù)的（）。A．20%B．30%C．40%D．70%答案：C解析：由題意知，A＝T＝30%，G＋C＝40%，當(dāng)一條鏈中只含有G，另一條鏈中只含有C時(shí)，可在一條鏈上取得G或C的最大值，即40%。4．在一個(gè)雙鏈DNA分子中，堿基總數(shù)為m，腺嘌呤堿基數(shù)為n，則下列有關(guān)敘述正確的是（）。①脫氧核苷酸數(shù)＝磷酸數(shù)＝堿基總數(shù)＝m②堿基之間的氫鍵數(shù)為③一條鏈中A＋T的數(shù)量為n④G的數(shù)量為m－nA．①②③B．②③④C．③④D．①②③④答案：A解析：①的等量關(guān)系容易判斷；對(duì)于②，須知G與C