資源簡介

DNA的結構
【教學目標】
1．知識目標：通過討論DNA雙螺旋結構模型的構建過程，理解DNA雙螺旋結構模型的特點
2．能力目標：通過對DNA平面結構和立體結構的分析，理解DNA結構的主要特點
【教學重難點】
1．教學重點：DNA結構的主要特點
2．教學難點：
（1）DNA結構的主要特點
（2）堿基的計算
【教學方法】
講授與學生討論相結合、問題引導法、歸納
【課時安排】
1課時
【教學過程】
回憶：
DNA全稱叫脫氧核糖核酸，是主要的遺傳物質。它的基本組成單位是脫氧核苷酸。
為了研究DNA的結構，科學家們展開了一場轟轟烈烈的研究競賽。
（1）1951年，威爾金斯、富蘭克林展示DNA的X射線衍射圖
（2）1952年，查哥夫提出：A的量等于T的量，G的量等于C的量
（3）1953年，沃森、克里克發表論文
（4）1962年，沃森、克里克、威爾金斯獲諾貝爾生物醫學獎
（一）DNA雙螺旋結構模型的構建
現在黑板上有四個脫氧核苷酸，請同學們思考，我們應該怎樣將它們組合起來，從而構成DNA的結構呢？
圓形硬紙片代表磷酸基團，五邊形代表脫氧核糖，四種顏色的長方形代表四種堿基。用粉筆線模擬化學鍵。那么位于上下的兩個脫氧核苷酸是如何連接在一起的？
我們看到：上下脫氧核苷酸之間，在構成DNA時，是以磷酸和五碳糖交替聚合連接構成的鏈狀結構。
DNA是由很多個脫氧核苷酸聚合成為脫氧核苷酸鏈組成的，DNA的結構包括幾條這樣的脫氧核苷酸鏈。兩條，這也就是DNA是雙鏈結構的結論。
現在黑板上已經有了兩條脫氧核苷酸鏈，是不是就可以構成了一個DNA分子呢？
不對，如果用向上的箭頭表示左鏈的方向，那么右鏈應該用向下的箭頭表示。
兩條反向的由磷酸和五碳糖交替連接構成的脫氧核苷酸鏈，位于DNA結構的外側，構成基本骨架，它們是反向平行的。
現在我們一起來觀察位于雙螺旋結構內側的這些堿基，剛才在總結主鏈結構時我們發現構成DNA的左右兩條鏈的脫氧核苷酸的堿基是挨在一起的。那么任意的兩個堿基都可以像這樣挨在一起嗎，還是有什么特殊的規律呢？
1952年，查哥夫提出：A的量等于T的量，G的量等于C的量
（1）長的腺嘌呤A和短的胸腺嘧啶T配對。
（2）長的鳥嘌呤G和短的胞嘧啶C配對。
兩條鏈的堿基總是按照A與T、G與C配對的原則，這一原則我們稱之為堿基互補配對原則。A與T是通過兩個氫鍵相連，G與C通過三個氫鍵相連，這樣會使DNA的結構更加穩定。
展示DNA的X射線衍射圖
大家看看上面這幅圖，當你第一眼看到此圖的時候有什么感覺？
這是富蘭克林和同事威爾金斯在1951年率先采用X射線衍射技術拍攝到的DNA晶體照片。
沃森看到這張圖時激動得話也說不出來。他的心怦怦直跳，從圖上他判定DNA的結構是一個規則的螺旋體。他打定主意要制作一個DNA模型。他的這種想法得到了克里克的認可。于是他們兩人便采用當時注明的化學家鮑林研究蛋白質結構的模型構建法。富蘭克林的這張圖為推算出DNA分子呈螺旋結構的結論，提供了決定性的實驗證據。
沃森、克里克也因而獲得1962年諾貝爾醫學生理學獎。
（二）DNA的結構
1．外側：磷酸、脫氧核糖交替連接——構成基本骨架（“扶手”）
2．內側：2條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。A與T配對，G與C配對。
3．由2條鏈按反向平行方式盤繞成雙螺旋結構。
小規律：“五四三二一”
五種元素：C、H、O、N、P
四種堿基：A、G、C、T
三種物質：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基
兩條長鏈：兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈
一種螺旋：規則的雙螺旋結構
（三）DNA的結構特性
1．多樣性：堿基對的排列順序的千變萬化，構成了DNA分子的多樣性。
在生物體內，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，堿基對有：A—T、T—A、G—C、C—G。請同學們計算DNA分子有多少種？4種
2．特異性：堿基對的特定排列順序，又構成了每一個DNA分子的特異性。
3．穩定性：具有規則的雙螺旋結構。
思考：研究表明：DNA結構的穩定性與四種堿基的含量有關：G和C的含量越多，DNA的結構就越穩定。
G與C形成三個氫鍵，A與T只形成兩個氫鍵。氫鍵越多，結合力越強。
有關DNA中的堿基計算
1．設DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據堿基互補配對原則
可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1
則在DNA雙鏈中：A=T，G=C
A+G=T+C A+C=T+G
兩條鏈不互補的堿基之和相等：（A+G）/（A+T+G+C）=1/2
規律一：在DNA雙鏈中，任意兩個不互補堿基之和相等，并為堿基總數的50%（1/2）
例題1：某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？
A=50%–23% =27%
2．
規律二：兩條鏈中互補堿基和與兩條鏈堿基總數之比，與任意一條鏈的這種比值相等。
例題2：某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個DNA堿基總數的54%，其中一條鏈上
G占該鏈堿基總數的22%，求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數的百分含量。
24%
例題3：從某生物組織提取的DNA成分中，鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基含量的46%，已知1號鏈的堿基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。
（1）全部堿基中腺嘌呤占__27___%
（2）與1號鏈相對應的2號鏈中，腺嘌呤占該鏈全部堿基的__26___%
3．
規律三：在已知鏈與互補鏈之間（A+G）/（T+C）互為倒數，在整個DNA分子中（A+G）/（T+C）比值為1
例題4：在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？
2.5，1
4．
規律四：雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）

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