3.2  DNA的結(jié)構(gòu)學(xué)案                                                          班級(jí)_________姓名_________ 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述DNA結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。2.通過對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建過程的交流和討論，認(rèn)同交流合作、多學(xué)科交叉在科學(xué)發(fā)展中的作用。3.制作DNA結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。【基礎(chǔ)學(xué)習(xí)】一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.構(gòu)建者：沃森和克里克克里克:物理學(xué)家,對(duì)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。2.構(gòu)建過程：資料1：20世紀(jì)30年代，科學(xué)家認(rèn)識(shí)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(gòu)成DNA的。資料2：1951年11月，英國生物物理學(xué)家威爾金斯（M.Wilkins）和同事富蘭克林（R.E.Franklin）應(yīng)用X射線衍射技術(shù)獲得了高質(zhì)量的DNA衍射圖譜。沃森和克里克據(jù)此搭建出很多種不同的DNA雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，但都被否定了。資料3：二戰(zhàn)后，科學(xué)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(jié)論，且兩條鏈相互平行。資料4：DNA外部為溶液環(huán)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(nèi)部，磷酸和脫氧核糖排列在外側(cè)。資料5：1952年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫（E.Chargaff）發(fā)現(xiàn)：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(fā)現(xiàn)，將DNA晶體翻轉(zhuǎn)180度獲得的X射線衍射圖仍然是一樣的。沃森與克里克認(rèn)為：DNA兩條鏈?zhǔn)欠聪蚺帕械摹?/span>重建模型：讓A與T配對(duì)、G與C配對(duì) 形成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)      討論.1.請(qǐng)你根據(jù)資料回答有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)方面的問題。（1）DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？兩條鏈構(gòu)成，按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)（2)DNA 的基本骨架是由那些物質(zhì)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(cè)（3）DNA中的堿基是如何配對(duì)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(duì)。它們位于DNA的內(nèi)側(cè)。堿基配對(duì)有一定規(guī)律：A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)。 2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，是科學(xué)家合作研究的典范，在科學(xué)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(jīng)驗(yàn)；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(shí)背景上最好是互補(bǔ)的，對(duì)所從事的研究要有興趣和激情等。二、DNA的結(jié)構(gòu)       DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：?DNA的兩條單鏈按                  方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。?DNA中的              和        交替連接，排列在         側(cè)，構(gòu)成             ；堿基排列在           側(cè)。?兩條鏈上的堿基通過       連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)具有一定規(guī)律：A一定與      配對(duì)，G一定與       配對(duì)。堿基之間的這種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，叫作                          。數(shù)量關(guān)系：?每個(gè)DNA的片段中,游離的磷酸基團(tuán)有2個(gè)。?A-T間有2個(gè)氫鍵,G-C間有3個(gè)氫鍵。氫鍵越多，結(jié)合力越強(qiáng)。G和C的含量越多，DNA的結(jié)構(gòu)就越穩(wěn)定。?脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)位置關(guān)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(bǔ)鏈中相鄰堿基:通過氫鍵相連歸納：DNA分子結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”五種元素：                                   四種堿基：                  ，構(gòu)成相應(yīng)的有四種脫氧核苷酸三種物質(zhì)：                                   兩條長鏈：兩條          平行的脫氧核苷酸鏈一種螺旋：規(guī)則的               結(jié)構(gòu)三、探究?實(shí)踐：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型某同學(xué)想制作一段具有10對(duì)堿基對(duì)的DNA片段模型，他在準(zhǔn)備材料時(shí)至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片幾個(gè)？(2)代表四種堿基的長方形塑料片幾個(gè)？(3)代表脫氧核糖的五邊形塑料片幾個(gè)？  (4)可組裝出幾種該DNA片段模型？在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNA分子也大約有4000個(gè)堿基對(duì)。該DNA分子的堿基排列方式有多少種可能？ 在生物體內(nèi)，一個(gè)最短DNA分子也大約有4000個(gè)堿基對(duì)，假如其中腺嘌呤有500個(gè)。該DNA分子的堿基排列方式還是44000種可能嗎？                 拓展計(jì)算設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知：A1=T2 ， A2=T1，  G1 = C2 ， G2 =C1。則在DNA雙鏈中： A = T ， G = C①嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù) 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(bǔ)的兩條鏈中A+G/T+C互為倒數(shù)。  【鞏固練習(xí)】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(gè)DNA分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100個(gè)堿基對(duì)的DNA分子中，胞嘧啶應(yīng)是__60個(gè)___3、 DNA分子的一條單鏈中，A=20%，T=22%，求整個(gè)DNA分子中G=  29%   4、已知1個(gè)DNA分子中有1800個(gè)堿基對(duì)，其中胞嘧啶有1000個(gè)，這個(gè)DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是（  C  ）      A．1800個(gè)和800個(gè) B．1800個(gè)和l800個(gè)C．3600個(gè)和800個(gè)   D．3600個(gè)和3600個(gè)5、已知在DNA分子中的一條單鏈(A+G)/(T+C)= m 時(shí),求:(1)在另一互補(bǔ)鏈中這一比例是多少?  1/m (2)這個(gè)比例關(guān)系在整個(gè)分子中又是多少?   1  當(dāng)在一單鏈中,如果(A+T)/(G+C)= n 時(shí),求:(3)在另一互補(bǔ)鏈中這一比例是多少?  n  (4)這個(gè)比例在整個(gè)DNA分子中又是多少?  n   

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第2節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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