高中生物必修二第3章第2节DNA分子结构导学案

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§3—2 DNA分子的结构导学案
学习目标：
1.概述DNA分子结构的主要特点。

2.制作DNA分子双螺旋结构模型。

3.讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程。

学习重点：
1.DNA分子结构的主要特点。

2.制作DNA分子双螺旋结构模型。

课前预习案
知识回顾：
1.下图是噬菌体侵染细菌示意图，请回答下列问题：
（1）噬菌体侵染细菌的正确顺序应是___________。

（2）图中D表明噬菌体侵染细菌时，留在细菌外的是___________，注入细菌内的物质是___________。

（3）图中E表明___________。

（4）噬菌体侵染细菌实验得出了___________是遗传物质的结论。

2.结合我们所学知识，对这经典的实验，分析并回答下列问题：
（1）S型细菌体内的转化因子实质上是细菌的_______________，格里菲斯为何没能证明转化因子是什么？
（2）C和D对比可推断出S型细菌和R型细菌具有很近的_______________关系，S菌体内的转化因子能利用R菌提供的_______________等物质来合成自己的一切物质。

（3）当时实验时，对S菌的加热杀死过程，仅仅使菌体的_______________等物质产生变性，而体内的遗传物质_______________并没有真正被灭活。

（4）若用强酸、强碱或高压蒸汽处理S菌，转化实验能否成功________________
教材助读：
1.DNA双螺旋结构模型构建过程
(1)DNA组成单位____________________，含_________种碱基分别为__________________。

(2)美国科学家威尔金斯和富兰克林提供_________，推算出DNA分子呈_______结构
(3)美国生物学家鲍林揭示生物大分子结构的方法，即按X射线衍射图谱分析的实验数据建立________________的方法。

(4)奥地利生物化学家查哥夫指出碱基配对原则即______________________________。

(5)沃森和克里克借鉴各科学家们的发现，从最初模型中_______在外侧，__________在内侧，相同碱基
配对，到最终_________________在外侧，构成基本骨架，_______在内侧的A-T 、G-C 互补配对的DNA 双螺旋模型，并于1962与________三人获得诺贝尔奖。

2．DNA 分子的结构
（1）DNA 分子是由 条 长链盘旋而成的 结构。

（2） 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 在内侧。

(3)两条链上的碱基通过 连接起来，A 与T 、G 与C 形成碱基对，遵循 。

DNA 碱基量的关系是：
预习自测：
⒈DNA 水解后，得到的化学物质是 （ ）
A ．氨基酸、葡萄糖、碱基
B ．氨基酸、核苷酸、葡萄糖
C ．核糖、碱基、磷酸
D ．脱氧核糖、碱基、磷酸
2.根据DNA 分子结构模式图回答下列问题：
⑴写出①～⑥的名称： ①______________； ②______________； ③______________；
④______________； ⑤______________； ⑥______________。

⑵分析这种结构的主要特点：
①构成DNA 分子的两条链按________方式盘旋成双螺旋结构。

②DNA 分子的基本骨架由___________________________构成。

③DNA 分子两条链上的碱基通过_______连接成碱基对，并且遵循________原则。

课堂探究案
课堂展示
1. DNA 分子的结构特点是什么？与一个碱基对相连的成分是什么？相邻两个碱基通过什么连接
的？
画出图形。

合作探究
合作探究一：画出10个脱氧核苷酸的DNA 分子片段，并分析DNA 分子结构的主要特点。

⑥ ④ ③ ② ①
C
T G A ⑤
例1.下列制造DNA 双螺旋结构模型中，连接正确的是
（ ）
合作探究二：整个DNA 分子中，碱基的数量关系：
① A T ； G C ；则A+ G= ，表述：_______________________________。

② 一条链中，（A+ G ） /（T + C ）=m ，则互补链中（A+ G ） /（T + C ）=________.
整个DNA 分子中 （A+ G ） /（T + C ）=________.
③ 一条链中，（A + T ）/（C + G ） =m ，则互补链中（A + T ）/（C + G ）=______。

整个DNA 分子中（A + T ）/（C + G ）=______。

例2.已知1个DNA 分子中有1800个碱基对，其中胞嘧啶有1000个，这个DNA 分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是：（ ）
A ．1800个和800个
B ．1800个和l800个
C ．3600个和800个
D ．3600个和3600个
例3.若DNA 分子中一条链的碱基A ：C ：T ：G ＝l ：2：3：4，则另一条链上A ：C ：T ：G 的值（ ）
A ．l ：2：3：4
B ．3：4：l ：2
C ．4：3：2：1
D ．1：3：2：4
变式训练：在一个DNA 分子中，一条链中腺嘌呤占15%，鸟嘌呤占40%，胞嘧啶占25%。

则互补链中的腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶分别是多少？在整个DNA 分子中又是多少？
课堂检测：
1.DNA 的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4。

上述比例在其互补链和整个DNA 分子中分别 （ ）
A ．0.4 0.6
B ．2.5 1.0
C ．0.4 0.4
D ．0.6 1.0
2.双链DNA 分子中，一条链上的A 占30%,T 占20%，则双链中C+T 占 （ ）
A ．50%
B ．20%
C ．30%
D ．45%
3.假设一个DNA 分子片段中含氮碱基C 共312个，占全部碱基的26%，则此DNA 片段中碱基A 占的百分比和数目分别是 （ ）
A ．26%，312个
B ．24%，288个
C ．13%，156个
D ．12%，144个
4.在白菜和萝卜的DNA 分子中，碱基比值不同的是 （ ）
5.某生物核酸的碱基组成为：嘧啶碱基含量为61%，嘌呤碱基含量为39%，该生物肯定不会是
A ．噬菌体
B ．烟草花叶病毒
C ．青霉菌
D ．大肠杆菌 课后练习案
1．某生物细胞的DNA 分子中，碱基A 的数量占38％，则C 和G 之和占全部碱基的（ ）
A+C T+G C G A+T G+C A T A ． B ． C ． D ． A ． B ． C ． D ．
A．76％B．62％C．24％D．12％
2．DNA分子的一条单链中（A+G）／（T+C）=0.5，则另一条链和整个分子中上述比例分别等于A．2和1 B 0.5和0.5 C．0.5和1 D．1和1
3．DNA分子结构具有多样性的原因是（）A．碱基和脱氧核糖排列顺序千变万化B．四种碱基的配对方式千变万化
C．两条长链的空间结构千变万化 D．碱基对的排列顺序千变万化
4.某双链DNA分子，其四种碱基数的百分比是：鸟嘌呤与胞嘧啶之和是占全部碱基的54%，其中一条称为A链的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，那么与A链对应的B链中，腺嘌呤
占该链全部碱基的比例及胞嘧啶占该链全部碱基的比例分别是
A．28%和22% B.22%和26% C.24%和28% D.24%和26%
5.甲DNA分子的一条链中的A+C/G+T=0.8，乙DNA分子一条链中的A+T/G+C=1.25那么甲、乙DNA分子互补链中相应的碱基比例分别是
A．1.25和1.25 B．1.25和0.8 C．0.8和0.8 D．0.2和0.8
6．下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是（）A．通常每个双链DNA分子含有四种脱氧核苷酸
B．每个碱基分子上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖
C．每个DNA分子中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数
D．一段双链DNA分子中含有40个胞嘧啶，就会同时含有40个鸟嘌呤
7．某双链DNA分子中，G占总数的38%，其中一条链中的T占该DNA分子全部总数的5%，那么另一条链中T占该链碱基的比例为
A．5% B．7% C．14% D．38%
8．(10分) DNA分子结构模式图如下图所示，根据图回答问题：
（1）图中下列标识的名称是：
3
5
8
（2）解旋酶的作用部位是
（填图中标号）。

（3）DNA在植物根尖成熟区细胞中的存在部位是。

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§3—2 DNA分子的结构导学案答案
预习答案：(1)脱氧核苷酸 4 A T G C(2) DNA的X射线衍射图谱螺旋
(3)模型(4)A与T G与C
(5)碱基磷酸、脱氧核糖磷酸、脱氧核糖交替排列碱基对威尔金斯
合作探究二答案：②1/m 1 ③n n
例1---3 BCB 变式A=20% G=25% C= 40%；整个DNA中A=17.5% G=32.5% C= 32.5%
课堂检测：1---5 BDBCA
课后练习案：1---5CADDA 6—7CC 8. （1）胞嘧啶脱氧核糖A—T碱基对（2）9
（3）细胞核、线粒体
一）问题探讨
提示：本节的问题探讨主要是培养学生收集资料、讨论交流的能力。

（二）旁栏思考题
1.（1）当时科学界已经发现的证据有：组成ＤNＡ分子的单位是脱氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射线衍射图谱；（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照Ｘ射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建ＤNＡ结构模型；（4）
奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量这一碱基之间的数量关系。

2.沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。

在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。

在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。

沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。

但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。

1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。

于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T 配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。

（三）思考与讨论
2.提示：主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。

涉及的方法主要有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；建构模型的方法等。

现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。

3.提示：要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。

（四）模型建构
1.DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。

碱基对千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。

2.提示：（1）靠DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；（2）在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力（该点可不作为对学生的要求，教师可进行补充说明）。

（五）练习
基础题
1. （1）胞嘧啶；（2）腺嘌呤；（3）鸟嘌呤；（4）胸腺嘧啶；（5）脱氧核糖；（6）磷酸；（7）脱氧核苷酸；（8）碱基对；（9）氢键；（10）一条脱氧核苷酸链的片段。

2.C 。

3.B 。

拓展题
∵A＝TG＝C
∴A＋G＝T＋C
∴A＋G/（A＋G＋T＋C）＝T＋C/（A＋G＋T＋C）＝50%
也可以写成以下形式：A＋G／T＋C＝(T＋G )／(A＋C)＝(T＋C )／(A＋G)……＝1
规律概括为：在DNA双链中,任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的50%。