資源簡介

3.2 DNA的結構學案
班級_________姓名_________
學習目標
1.概述DNA結構的主要特點。
2.通過對DNA雙螺旋結構模型構建過程的交流和討論，認同交流合作、多學科交叉在科學發展中的作用。
3.制作DNA結構雙螺旋結構模型。
【基礎學習】
一、DNA雙螺旋結構模型的構建
1.構建者：沃森和克里克
克里克:物理學家,對X射線晶體衍射圖譜的分析十分熟悉。能夠幫助沃森理解晶體學原理。
沃森:生物學家，可以幫助克里克理解生物學的內容。
2.構建過程：
資料1：20世紀30年代，科學家認識到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基。但是不清楚這4種脫氧核苷酸是如何構成DNA的。
資料2：1951年11月，英國生物物理學家威爾金斯（M.Wilkins）和同事富蘭克林（R.E.Franklin）應用X射線衍射技術獲得了高質量的DNA衍射圖譜。
沃森和克里克據此搭建出很多種不同的DNA雙螺旋和三螺旋結構模型，但都被否定了。
資料3：二戰后，科學家利用電子顯微鏡測定了DNA分子的直徑約為2nm。相鄰兩核苷酸間距相等，并得出DNA是雙鏈的結論，且兩條鏈相互平行。
資料4：DNA外部為溶液環境，堿基具有疏水性，磷酸和脫氧核糖具有親水性。所以堿基排列著內部，磷酸和脫氧核糖排列在外側。
資料5：1952年，奧地利生物化學家查哥夫（E.Chargaff）發現：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鳥嘌呤的量等于胞嘧啶的量。
查哥夫法則：在DNA中，
腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量；
鳥嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C)的量。
富蘭克林發現，將DNA晶體翻轉180度獲得的X射線衍射圖仍然是一樣的。沃森與克里克認為：DNA兩條鏈是反向排列的。
重建模型：讓A與T配對、G與C配對
形成DNA雙螺旋結構
討論.1.請你根據資料回答有關DNA結構方面的問題。
（1）DNA是由幾條鏈構成的？它具有怎樣的立體結構？
兩條鏈構成，按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構
（2)DNA 的基本骨架是由那些物質組成的？他們分別位于DNA的什么部位？
DNA 的基本骨架包括脫氧核糖和磷酸，它們排列在DNA的外側
（3）DNA中的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？
DNA 中的堿基通過氫鍵連接成堿基對。它們位于DNA的內側。堿基配對有一定規律：A一定與T配對，G一定與C配對。
2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結構，是科學家合作研究的典范，在科學界傳為佳話。他們的這種工作方式給予你那些啟示？
①要善于利用他人的研究成果和經驗；
②要善于與他人交流、合作，閃光的思想是在交流與碰撞中獲得的；
③研究小組成員在知識背景上最好是互補的，對所從事的研究要有興趣和激情等。
二、DNA的結構
DNA雙螺旋結構的主要特點：
DNA的兩條單鏈按 方式盤旋成雙螺旋結構。
DNA中的 和 交替連接，排列在 側，構成 ；堿基排列在 側。
兩條鏈上的堿基通過 連接成堿基對，并且堿基配對具有一定規律：A一定與 配對，G一定與 配對。堿基之間的這種一一對應的關系，叫作 。
數量關系：
每個DNA的片段中,游離的磷酸基團有2個。
A-T間有2個氫鍵,G-C間有3個氫鍵。氫鍵越多，結合力越強。G和C的含量越多，DNA的結構就越穩定。
脫氧核糖數=磷酸數=含氮堿基數
位置關系：
單鏈中相鄰堿基：通過脫氧核糖一磷酸一脫氧核糖連接
互補鏈中相鄰堿基:通過氫鍵相連
歸納：DNA分子結構的“五、四、三、二、一”
五種元素：
四種堿基： ，構成相應的有四種脫氧核苷酸
三種物質：
兩條長鏈：兩條 平行的脫氧核苷酸鏈
一種螺旋：規則的 結構
三、探究 實踐：制作DNA雙螺旋結構模型
某同學想制作一段具有10對堿基對的DNA片段模型，他在準備材料時至少需要：
(1)代表磷酸的球形塑料片幾個？
(2)代表四種堿基的長方形塑料片幾個？
(3)代表脫氧核糖的五邊形塑料片幾個？
(4)可組裝出幾種該DNA片段模型？
在生物體內，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對。該DNA分子的堿基排列方式有多少種可能？
在生物體內，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，假如其中腺嘌呤有500個。該DNA分子的堿基排列方式還是44000種可能嗎？
拓展計算
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
①嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數
②雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的+T/G+C。
③雙鏈DNA分子中，互補的兩條鏈中A+G/T+C互為倒數。
【鞏固練習】
1、某雙鏈DNA分子的堿基中，鳥嘌呤占30%，則胸腺嘧啶為__20%___
2、一個DNA分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100個堿基對的DNA分子中，胞嘧啶應
是__60個___
3、 DNA分子的一條單鏈中，A=20%，T=22%，求整個DNA分子中G= 29%
4、已知1個DNA分子中有1800個堿基對，其中胞嘧啶有1000個，這個DNA分子中應含有的脫氧核苷酸的數目和腺嘌呤的數目分別是（ C ）
A．1800個和800個
B．1800個和l800個
C．3600個和800個
D．3600個和3600個
5、已知在DNA分子中的一條單鏈(A+G)/(T+C)= m 時,求:
(1)在另一互補鏈中這一比例是多少 1/m
(2)這個比例關系在整個分子中又是多少 1
當在一單鏈中,如果(A+T)/(G+C)= n 時,求:
(3)在另一互補鏈中這一比例是多少 n
(4)這個比例在整個DNA分子中又是多少 n

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