
坐落于北京中關(guān)村高科技園區(qū)的DNA雕塑,以它簡潔而獨(dú)特的雙螺旋造型吸引著過往行人。你知道為什么將它作為高科技的標(biāo)志嗎? 上網(wǎng)查閱有關(guān)DNA的信息,收集你感興趣的資料與同學(xué)交流共享。
一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
克里克:物理學(xué)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(xué)原理。
沃森:生物學(xué)家,可以幫助克里克理解生物學(xué)的內(nèi)容。
DNA是以4種___________為單位連接而成的長鏈。
這4種脫氧核苷酸分別含有________________4種堿基。
不清楚這4種脫氧核苷酸是如何構(gòu)成DNA的
1. 元素組成: C、H、O、N、P
2. 基本單位: 核苷酸
脫氧核苷酸如何連接成為一個DNA?
②推測DNA為螺旋結(jié)構(gòu)
英國生物物理學(xué)家威爾金斯和他的同事富蘭克林應(yīng)用X射線衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。
沃森和克里克主要以該照片的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。
“X”形意味著DNA分子是螺旋的
沃森和克里克嘗試搭建了很多種不同的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型,但都被否定了。
在DNA中,腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺密啶(T)的量;鳥嘌呤(G)的量總是等于胞喀啶(C)的量。
查哥夫法則給了沃森和克里克什么啟示?
A與T配對,G與C配對
④DNA雙螺旋模型搭建成功
①DNA是由兩條鏈組成的,這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
②DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)。
③兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對,并且堿基配對具有一定的規(guī)律:A與T配對,C與G配對。
A與T之間形成2個氫鍵;C與G之間形成3個氫鍵。
兩條鏈的相鄰堿基之間通過氫鍵相連;一條鏈的相鄰堿基之間通過脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖相連。
3.DNA分子結(jié)構(gòu)特性
n個堿基對構(gòu)成的DNA具有4n種堿基排列順序。
每個DNA分子都有特定的堿基排列順序。(儲存遺傳信息)
兩條鏈的磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變,堿基對的配對方式不變。
A-T堿基對與G-C堿基對具有相同的形狀和直徑
1953年,沃森和克里克撰寫的《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》論文在英國《自然》雜志上刊載,引起了極大的轟動。
1962年,沃森、克里克和威爾金斯三人因這一研究成果共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
①DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說不但闡明了DNA的基本結(jié)構(gòu),并且對一個DNA分子如何復(fù)制成兩個結(jié)構(gòu)相同的DNA分子,以及DNA怎么傳遞生物體的遺傳信息進(jìn)行了合理說明。
②是生物科學(xué)中具有革命性的發(fā)現(xiàn),是20世紀(jì)最重要的發(fā)現(xiàn)之一。是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。
1.DNA分子的結(jié)構(gòu)層次
①元素組成:__________________
一個雙鏈DNA分子(非環(huán)狀)游離兩個磷酸基團(tuán);一個DNA分子中絕大多數(shù)磷酸基團(tuán)與兩個碳原子相連,只有5`端游離的兩個磷酸基團(tuán)與一個碳原子相連。
DNA分子特異性的應(yīng)用
1.DNA指紋技術(shù)的含義:
人的遺傳信息主要分布于染色體上的DNA中。兩個隨機(jī)個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微,此,DNA可以像指紋一樣用來識別身份,這種方法就是DNA指紋技術(shù)。
2.DNA指紋技術(shù)流程:
應(yīng)用DNA指紋技術(shù)時,首先需要用合適的酶將待檢測的樣品 DNA切成片段,然后用電泳的方法將這些片段按大小分開,再經(jīng)過一系列步驟,最后形成如下圖所示的DNA指紋圖。因為每個人的DNA指紋圖是獨(dú)一無二的,所以我們可以根據(jù)分析指紋圖的吻合程度來幫助確認(rèn)身份。
3.DNA指紋技術(shù)具體應(yīng)用:
在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中,DNA指紋技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根頭發(fā)等樣品,刑偵人員就可以進(jìn)行DNA指紋鑒定。
此外,DNA指紋技術(shù)還可以用于親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。
1、有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸,已查明它的結(jié)構(gòu)有一個腺嘌呤,則它的其他組成是( ) A.三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶 B.二個磷酸、二個脫氧核糖和一個胞嘧啶 C.二個磷酸、二個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶 D.二個磷酸、二個脫氧核糖和一個尿嘧啶
2.下圖為大腸桿菌DNA分子(片段)的結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法正確的是( )
A.兩條鏈反向平行,圖中1代表的結(jié)構(gòu)有四種B.圖中2代表脫氧核糖,其中含有四個碳原子C.圖中3為含氮堿基,可代表G或CD.DNA分子的多樣性與圖中1、2交替連接有關(guān)
3.下圖為雙鏈DNA的平面結(jié)構(gòu)模式圖,下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.在雙鏈DNA分子中,每個磷酸基團(tuán)分別連接2個脫氧核糖B.沃森和克里克利用構(gòu)建物理模型的方法,提出DNA呈圖示的平面結(jié)構(gòu)C.含圖示堿基對數(shù)的DNA片段共有46種,其中不含腺嘌呤的占50%D.含6個堿基對的DNA片段,結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定時含有18個氫鍵
三、探究-實踐:制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
思考:若該模型有100個堿基對,其中腺嘌呤30個,該模型制作時需要多少個訂書針?
用卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型,所提供的卡片類型和數(shù)量如表所示,下列說法正確的是( )
A.最多可構(gòu)建4種脫氧核苷酸,5個脫氧核苷酸對B.構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵C.DNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連D.最多可構(gòu)建44種不同堿基序列的DNA
四、DNA分子結(jié)構(gòu)相關(guān)計算
A與T之間兩個氫鍵,C與G之間三個氫鍵,其中CG對數(shù)(或相對含量)越多,DNA分子越穩(wěn)定
一個DNA分子有1000個堿基對,其中A=240個,該DNA分子中含有________個氫鍵。
2.一個DNA分子中,游離2個磷酸基團(tuán),3.脫氧核糖數(shù)=磷酸基團(tuán)數(shù)=堿基數(shù)4.磷酸二酯鍵的數(shù)目=脫氧核苷酸數(shù)目-25.堿基排列順序=4n(n為堿基對數(shù))
1.關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是( )A.組成雙鏈DNA分子的脫氧核苷酸可以只有1種B.絕大多數(shù)核糖上均連著兩個磷酸和一個堿基C.雙鏈DNA分子中,堿基的數(shù)目和脫氧核糖的數(shù)目是相等的D.雙鏈DNA分子中,A+T=G+C
2.某雙鏈DNA分子含有400個堿基,其中一條鏈上有A:T:G:C=1:2:3:4。下列表述錯誤的是( )
A.該DNA分子的共有540個氫鍵B.該DNA分子中的堿基排列方式共有4200種C.該DNA分子中4種含氮堿基A:T:G:C=3:3:7:7D.該DNA分子的熱穩(wěn)定較高
3.下列關(guān)于雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,正確的是( )A.某DNA分子含有500個堿基,可能的排列方式有4500種B.若質(zhì)粒含有2 000個堿基,則該分子同時含有2個游離的磷酸基團(tuán)C.某DNA分子內(nèi)胞嘧啶占25%,則每條單鏈上的胞嘧啶占25%~50%D.某DNA分子上有胸腺嘧啶312個,占總堿基的26%,則該DNA分子上有鳥嘌呤288個
6.DNA分子中堿基數(shù)量關(guān)系
設(shè):A1+T1占該鏈堿基的比例為a%,每條鏈堿基總數(shù)為100。
則A1+T1=a,A1+T1=A2+T2=a,A1+T1=A1+A2=A,A1+T1=T1+T2=T
規(guī)律1:一條鏈中,互補(bǔ)的兩個堿基之和等于互補(bǔ)的堿基中任意堿基在雙鏈中的總數(shù)。
即A1+T1=A2+T2=A(或T),C1+G1=C2+G2=C(或G)
(A1+T1)/單鏈堿基數(shù)=(A2+T2)/單鏈堿基數(shù) =(A+T)/堿基總數(shù)=a%(A1+T1)/(C1+G1)=(A1+T1)/(C1+G1)=(A+T)/(C+G)
規(guī)律2:單鏈中互補(bǔ)的兩個堿基之和所占的比例等于雙鏈中互補(bǔ)的兩個堿基之和所占的比例。
1.某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成,根據(jù)測定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補(bǔ)鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖,下列正確的是( )
2.已知某DNA分子中,G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%,其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的 32.9%和17.1%,則在它的互補(bǔ)鏈中,T和 C分別占該鏈堿基總數(shù)的(?? ?)
A.32.9%和17.l%????B.31.3%和18.7%C.18.7%和31.3%???D.17.1%和32.9%
3.一個DNA分子中,G和C之和占全部堿基數(shù)的46%,又知在該DNA分子的一條鏈中,A和C分別占堿基數(shù)的28%和22%,則該DNA分子的另一條鏈中,A和C分別占堿基數(shù)的( ) A.28%、22% B.22%、28% C.23%、27% D.26%、24%
4.一個DNA分子的一條鏈上,腺嘌呤比鳥嘌呤多40%,兩者之和占該鏈堿基總數(shù)的24%,則該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%
(A+C)/(T+G)=1 (A1+C1)/(T1+G1)=n → (A2+C2)/(T2+G2)=1/n
規(guī)律3:不互補(bǔ)的兩個堿基之和的比值在雙鏈中等于1,在互補(bǔ)的兩條單鏈中互為倒數(shù)關(guān)系。
五、根據(jù)堿基比例對核酸樣品進(jìn)行判定
可能是雙鏈DNA可能是單鏈DNA
1.現(xiàn)有一待測核酸樣品,經(jīng)檢測后,對堿基個數(shù)統(tǒng)計和計算得到下列結(jié)果:(A+T)/(G+C)≠1,(A+G)/(T+C)=1。根據(jù)此結(jié)果,該樣品( )A.無法被確定是DNA還是RNA B.可被確定為雙鏈DNA C.無法確定是單鏈DNA還是雙鏈DNA D.可被確定為單鏈DNA
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