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2019-2020年高二生物第三章 基因的本質(zhì) 一、學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、知識(shí)目標(biāo) a 概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) b 運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則分析相關(guān)問題 2、能力目標(biāo) 運(yùn)用數(shù)學(xué)思想分析生物問題 3、情感目標(biāo) a 認(rèn)同與人合作在科學(xué)研究中的重要性，討論技術(shù)的進(jìn)步在探索遺傳物質(zhì)奧秘中的重要作用 b 初步形成結(jié)構(gòu)與功能，多樣性與共同性相統(tǒng)一的觀點(diǎn) 二、學(xué)習(xí)方法 課前導(dǎo)學(xué)、質(zhì)疑討論、反饋矯正、遷移創(chuàng)新 三、教學(xué)重點(diǎn) （1）DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 （2）制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 四、教學(xué)難點(diǎn) DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 五、學(xué)習(xí)過程 1、DNA的分子結(jié)構(gòu) （A） （1）基本組成單位：脫氧核苷酸 含氮堿基 磷酸 因此，組成DNA的脫氧核苷酸有 種 （2）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) ①DNA分子是由兩條 平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成的規(guī)則的 結(jié)構(gòu)組成的。 ②DNA分子中的 和 交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架， 排列在內(nèi)側(cè)。 ③兩條鏈上的堿基按照 （即A與 配對(duì)，G與 配對(duì)）通過 連接成堿基對(duì)。 2、如何根據(jù)堿基配對(duì)原則進(jìn)行計(jì)算 （1）在雙鏈DNA分子中，已知某堿基的百分含量，求其他堿基的百分含量，可用：A=T，G=C，A+G=T+C=50%。 例：某雙鏈DNA分子中，A占35%，求其他三種堿基的百分含量。 （2）某種堿基在雙鏈DNA分子中的百分含量等于該種堿基在兩條鏈中百分含量的平均值。 例：在1個(gè)雙鏈DNA分子中，含有T=20%，已知一條鏈中的C占該鏈的22%，則另一條鏈中的C占該鏈的多少？ （3）DNA分子一條鏈中不互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)堿基含量之和的比值，是另一條互補(bǔ)鏈中該比值的倒數(shù)，而在整個(gè)雙鏈DNA分子該比值為1。 例：若DNA分子一條單鏈中，（A+G）/（T+C）=0.4，則上述比例在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)DNA分子中分別是多少？ 評(píng)價(jià)反饋： 1、有1對(duì)氫鍵連接的脫氧核苷酸，已查明它的結(jié)構(gòu)中有1個(gè)腺嘌呤，則它的基他組成成分應(yīng)是（ ） A、3個(gè)磷酸、3個(gè)脫氧核糖和1個(gè)胸腺嘧啶 B、2個(gè)磷酸、2個(gè)脫氧核糖和1個(gè)胞嘧啶 C、2個(gè)磷酸、2個(gè)脫氧核糖和1個(gè)胸腺嘧啶 D、2個(gè)磷酸、2個(gè)脫氧核糖和1個(gè)尿嘧啶 2、（多選）下列關(guān)于DNA的敘述中，正確的是 （ ） A、同一生物個(gè)體各種體細(xì)胞核中的DNA具有相同的堿基組成 B、雙鏈DNA分子的堿基含量是A+G=C+T或A+C=G+T C、細(xì)胞缺水和營(yíng)養(yǎng)不足將影響DNA的堿基組成 D、DNA只存在于細(xì)胞核中 3、下圖中能正確表示1個(gè)脫氧核苷酸的是（ ） 4、DNA分子的基本骨架是（ ） A、磷脂雙分子層 B、規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu) C、脫氧核糖和磷酸交替連接 D、堿基的連接 5、下面對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是（ ） A、DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè) B、DNA分子中嘌呤堿基與嘧啶堿基總數(shù)相同 C、DNA分子中只有4種堿基，所以實(shí)際上只能構(gòu)成44種DNA D、DNA分子堿基之間一一對(duì)應(yīng)配對(duì)的關(guān)系是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 6、若在一個(gè)雙鏈DNA分子中鳥嘌呤和胞嘧啶之和占?jí)A基總和的44%，在其中的一條鏈中A和C分別占該鏈堿基數(shù)的22%和30%，那么在另一條鏈中腺嘌呤和胞嘧啶分別占該鏈堿基數(shù)的比值為（ ） A、34%，14% B、22%，30% C、14%，34% D、20%，28% 7、如下圖所示DNA分子中脫氧核苷酸的配對(duì)連接方式，其中正確的是（ ） 8、下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的說法正確的是（ ） A、DNA分子是由兩條同向平行排列的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成的 B、DNA分子中脫氧核糖和磷酸的排列順序決定了DNA分子的多樣性和特異性 C、在DNA分子中的1個(gè)脫氧核糖與1個(gè)堿基、2個(gè)磷酸相連 D、在DNA分子中A與T、C與G通過肽鍵形成堿基對(duì) 9、假設(shè)一個(gè)雙鏈DNA分子片段中含堿基T共312個(gè)，占全部堿基的26%，則此DNA片段中堿基G所占百分比和數(shù)目分別是（ ） A、26%，312個(gè) B、24%，288個(gè) C、24%，624個(gè) D、12%，144個(gè) 10、人體中A、T、G 3種堿基構(gòu)成的核苷酸共有（ ） A、2種 B、4種 C、5種 D、8種 11、已知多數(shù)生物的DNA是雙鏈結(jié)構(gòu)的，但也有個(gè)別生物的DNA是單鏈的。有人從甲、乙、丙三種生物中提取出核酸，經(jīng)分析它的堿基比例如下表： 堿基 A G U T C 甲 31 19 0 31 19 乙 25 24 0 33 19 丙 23 24 27 0 25 （1） 組為RNA，原因是 。 （2） 組為雙鏈DNA，原因是 。 （3） 組為單鏈DNA，原因是 。 12、分析下列圖解，回答有關(guān)問題： （1）圖中B、C、G代表的物質(zhì)分別是 、 、 。 （2）F的基本組成單位是圖中 。 （3）圖中F的主要載體是 ，F(xiàn)和H的關(guān)系是 。 （4）一個(gè)H中含 個(gè)F，一個(gè)F中含 個(gè)E，一個(gè)E中含 個(gè)D。 [參考答案] (一)、參考答案： 1C、2AB、3D、4C、5C、6A、7D、8C、9B、10C、11（1）丙 含有尿嘧啶，沒有胸腺嘧啶 （2）甲 A=T C=G （3）乙 有胸腺嘧啶，且A≠T，C≠G 12⑴脫氧核糖 含氮堿基 蛋白質(zhì) ⑵ D ⑶ H H是F的主要載體 ⑷1個(gè)（復(fù)制前） 多個(gè) 多 （二）、教材中答案和提示 （一）問題探討 提示：本節(jié)的問題探討主要是培養(yǎng)學(xué)生收集資料、討論交流的能力。 （二）旁欄思考題 1.（1）當(dāng)時(shí)科學(xué)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)有：組成ＤNＡ分子的單位是脫氧核苷酸；ＤNＡ分子是由含4種堿基的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈構(gòu)成的； （2）英國(guó)科學(xué)家威爾金斯和富蘭克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射線衍射圖譜； （3）美國(guó)生物化學(xué)家鮑林揭示生物大分子結(jié)構(gòu)的方法（1950年），即按照Ｘ射線衍射分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立模型的方法（因?yàn)槟Ｐ湍苁股锎蠓肿臃浅?fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，以完整的、簡(jiǎn)明扼要的形象表示出來），為此，沃森和克里克像擺積木一樣，用自制的硬紙板構(gòu)建ＤNＡ結(jié)構(gòu)模型； （4）奧地利著名生物化學(xué)家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（Ａ）的量總是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鳥嘌呤（Ｇ）的量總是等于胞嘧啶（Ｃ）的量這一堿基之間的數(shù)量關(guān)系。 2.沃森和克里克根據(jù)當(dāng)時(shí)掌握的資料，最初嘗試了很多種不同的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，在這些模型中，他們將堿基置于螺旋的外部。在威爾金斯為首的一批科學(xué)家的幫助下，他們否定了最初建立的模型。在失敗面前，沃森和克里克沒有氣餒，他們又重新構(gòu)建了一個(gè)將磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內(nèi)部的雙鏈螺旋。沃森和克里克最初構(gòu)建的模型，連接雙鏈結(jié)構(gòu)的堿基之間是以相同堿基進(jìn)行配對(duì)的，即A與A、T與T配對(duì)。但是，有化學(xué)家指出這種配對(duì)方式違反了化學(xué)規(guī)律。1952年，沃森和克里克從奧地利生物化學(xué)家查哥夫那里得到了一個(gè)重要的信息：腺嘌呤（Ａ）的量總是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鳥嘌呤（Ｇ）的量總是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。于是，沃森和克里克改變了堿基配對(duì)的方式，讓A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，最終，構(gòu)建出了正確的DNA模型。 （三）思考與討論 2.提示：主要涉及物理學(xué)（主要是晶體學(xué)）、生物化學(xué)、數(shù)學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。涉及的方法主要有：X射線衍射結(jié)構(gòu)分析方法，其中包括數(shù)學(xué)計(jì)算法；建構(gòu)模型的方法等?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中許多成果的取得，都是多學(xué)科交叉運(yùn)用的結(jié)果；反過來，多學(xué)科交叉的運(yùn)用，又會(huì)促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展，誕生新的邊緣學(xué)科，如生物化學(xué)、生物物理學(xué)等。 3.提示：要善于利用他人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)；要善于與他人交流和溝通，閃光的思想是在交流與撞擊中獲得的；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。 （四）模型建構(gòu) 1.DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基對(duì)的排列順序卻是千變?nèi)f化的。堿基對(duì)千變?nèi)f化的排列順序使DNA儲(chǔ)存了大量的遺傳信息。 2.提示：（1）靠 DNA分子堿基對(duì)之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián)；（2）在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，由于堿基對(duì)平面之間相互靠近，形成了與堿基對(duì)平面垂直方向的相互作用力（該點(diǎn)可不作為對(duì)學(xué)生的要求，教師可進(jìn)行補(bǔ)充說明）。 （五）練習(xí) 基礎(chǔ)題 1. （1）胞嘧啶； （2）腺嘌呤； （3） 鳥嘌呤；（4）胸腺嘧啶；（5）脫氧核糖；（6）磷酸；（7）脫氧核苷酸；（8）堿基對(duì)；（9）氫鍵；（10）一條脫氧核苷酸鏈的片段。2.C 。3.B 。 拓展題 ∵A＝T G＝C ∴A＋G＝T＋C ∴A＋G/（A＋G＋T＋C）＝T＋C/（A＋G＋T＋C）＝50% 也可以寫成以下形式：A＋G／T＋C＝(T＋G )／(A＋C)＝(T＋C )／(A＋G)……＝1 規(guī)律概括為：在DNA雙鏈中,任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和恒等，并為堿基總數(shù)的50%。