实验四制作DNA双螺旋结构模型(精)

实验四制作DNA双螺旋结构模型

实验原理

DNA分子双螺旋结构由脱氧多核苷酸链组成。双螺旋结构外侧的每条长链，是由脱氧核糖与磷酸交互连接形成的，两条长链以反向平行方式向右盘绕成双螺旋，螺旋直径为2nm，螺距为3.4 nm；两条长链上对应碱基以连接成对，对应碱基的互补关系为：，碱基对位于双螺旋结构内侧，每个螺距有10对碱基，两个相邻碱基对平面的垂直距离为0.34 nm。

目的要求

通过制作DNA分子双螺旋结构模型，深入理解DNA双螺旋结构的特点。

实验过程

一、材料用具

硬塑方框2个(长约10cm)，细铁丝2根(长约0.5m)，球形塑料片(代表磷酸)，双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)，四种不同颜色的长方形塑料片(代表四种不同碱基)，粗铁丝2根(长约10cm)，代替氢键的连接物（如订书钉）。

二、方法步骤

1．取一个硬塑方框，在硬塑方框一侧的两端各拴上一条长0.5m的铁丝。

2．将一个剪好的球形塑料片(代表)和一个长方形塑料片(四种不同颜色的长方形塑料片分别代表四种不同的)，分别用订书钉连接在一个剪好的五边形塑料片(代表)上，制成一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。

3．将12个制成的脱氧核苷酸模型，按碱基(从上到下)GAAAGCCAGTA T的顺序依次穿在一条长细铁丝上。按同样方法制作好DNA的另一条链(注意碱基的顺序及脱氧核苷酸的方向)，用订书钉将两条链之间的连接好。

4．将两条铁丝的末端分别拴到另一个硬塑方框一侧的两端，并在所制模型的背侧用两根较粗的铁丝加固。双手分别提起硬塑方框，拉直双链，旋转一下，即可得到一个DNA分子的模型。

三、结果记录

由每小组选一个代表介绍本小组的作品并说明DNA分子结构特点, 老师与其他同学给予评价和记录，并评选出最优秀的制作小组。

四、实验结论

DNA分子具有特殊的空间结构规则的双螺旋结构，这一结构的主要特点是：

(1)

(2)

(3)

五、实验评价

所制作的模型与你的预期相吻合吗？如果不吻合，你认为是什么原因造成的？

误区警示

本实验制作过程中的注意事项：

(1)制作“脱氧核苷酸模型”：按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。

(2)制作“多核苷酸长链模型”：按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成—条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：—是两条长链的单核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。这是实验成败的关键所在。

(3)制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来。

(4)制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)：把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。

问题探究

一、问题思考

1.作为遗传物质，应该储存有大量的遗传信息。DNA只含有四种脱氧核苷酸，它是怎样储存足够量的遗传信息的？

2.作为遗传物质，应该能够精确地复制自己。设想一下，DNA分子是如何复制自己的？

二、探究创新

制作DNA双螺旋结构模型的材料很多，可以根据实际情况因地制宜、就地取材，那么就请你替一所农村中学设计一套制作方案。

巩固练习

1.决定DNA分子具有特异性的因素是 ( )

A．两条长链上的脱氧核苷酸与磷酸的交替排列的顺序是稳定不变的

B．严格的碱基互补配对原则

C．构成DNA分子的脱氧核苷酸只有四种

D．每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序

2．从DNA的组成成分的分析表明下列的碱基相关比值中，可变的是 ( )

A．A/T B.G/C C.(A+T)/(G+C) D.(A+G)/(T+C)

3．从各种DNA分子的结构来看，有一个明显的共同特点是 ( )

A.两条长链上的脱氧核糖与磷酸交互排列的顺序是稳定不变的，与长链相联系的碱基对的

排列顺序也是稳定不变的

B.两条长链上的脱氧核糖与磷酸交互排列的顺序以及与长链相联系的碱基对的排列顺序

都是千变万化的

C.两条长链上的脱氧核糖与磷酸交互排列的顺序是千变万化的，与长链相联系的碱基对的

排列顺序是稳定不变的

D.两条长链上的脱氧核糖与磷酸交互排列的顺序是稳定不变的，与长链相联系的碱基对的

排列顺序是千变万化的

4.下图是DNA分子结构模式图，请根据图回答下列问题

（1）组成DNA的基本单位是[ ] ，这是由[ ]、[ ]和[ ] 所组成，其中[ ] 共四种，其中[ ] 是DNA所特有的。

（2）DNA分子长链的基本骨架是由[ ] 和[ ] 组成，位于外侧，两条

链之间有许多横档，每个横档是两个[ ] 通过连接起来形成

[ ] 。

答案

实验原理

两条氢键 A—T、C—G（T—A、G—C）

实验过程

二、2. 磷酸碱基脱氧核糖 3. 互补碱基 4. 双螺旋结构

三、DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧；碱基排列在内侧，有四种（A、T、G、C）。DNA分子两条链上的碱基按照碱基互补配对原则两两配对，并且以氢键连接。

（根据DNA分子结构特点，评选出最优秀的制作小组）

四、(1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。

(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

(3)DNA分子两条链上的碱基按照互补配对原则两两配对，并且以氢键连接。

五、吻合。如果不吻合，可能的原因有：①组装的脱氧核苷酸，结构出现错误，但没有及时发现。②没有按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接，而是随意连接。

③制作模型时不认真，对实验步骤不熟悉，等等。

问题探究

一、1.DNA虽然只含有四种脱氧核苷酸，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.把两条螺旋的双链解开，然后以解开的每一段母链为模板，以4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而各形成一个新的DNA分子，这样，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。

二、就农村中学而言，只要取麦秆、细高粱秆、薏米、细绳、牙签即可。将麦秆剪成等长，染上4种不同的颜色，分别代表4种不同的碱基。高粱秆去皮留芯，剪成小块，代表脱氧核糖。薏米代表磷酸。用两条等长的细绳将高粱秆芯和薏米交替穿上，再用牙签穿好上色的麦秆(代表互补配对的碱基)，将牙签的两端分别插入两条细绳穿起的相应高粱秆芯中，就形成代表DNA分子的双链结构。最后，双手拉直两条细绳，旋转一下，就得到DNA分子的双螺旋结构模型了。

巩固练习

1.D

2.C

3.D

4.（1）[4]脱氧核苷酸 [1]磷酸 [2]脱氧核糖 [3]含氮碱基 [3]含氮碱基

T（胸腺嘧啶）

（2）[1]磷酸 [2]脱氧核糖 [3]含氮碱基氢键 [5]碱基对