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1、DNA、RNA 的结构和基因【学习目标】1、概述 DNA 分子结构的主要特点。2、制作 DNA 分子的双螺旋结构模型。3、讨论 DNA 分子的双螺旋结构模型的构建过程。4、说明基因的概念和遗传信息的含义。5、说明基因和遗传信息的关系。【要点梳理】要点一、DNA分子结构1. 结构层次(1) 基本元素组成：C、H、O、N、P等(2) 基本组成物质：脱氧核糖、含氮碱基(A、G、C、T)、磷酸(3) DNA分子的基本组成单位四种脱氧核苷酸0cHOHHO - P - O含N碱基(4) 化学结构(1级结构)：脱氧核糖核苷酸链(5) 空间结构(24级结构):,bwh跻r的fs冲理式n模式图主要特点主链(基本
2、骨架)碱基对构成方式脱氧核糖和磷酸交替连接两条主链呈反向平行盘绕成规则的双螺旋对应碱基以氢键连接成对 碱基互补配对(AT、GC) 碱基对平面之间平行位置双螺旋外侧双螺旋内侧2. 结构特点(1) 稳定性：DNA分子双螺旋结构具有相对稳定性。决定因素：DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。 DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变。 DNA分子双螺旋结构中间为碱基对，对应碱基之间形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。 DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。 每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。(2) 特异性：每种生物的D
3、NA分子都有特定的碱基数目和排列顺序。(3) 多样性：DNA分子碱基对的数量不同，碱基对的排列顺序千变万化，构成了 DNA分子的多样性。 3碱基互补配对原则及其应用(1)碱基互补配对原则：A一T、GC,即由此可推知DNA分子碱基比的共性与特性共性AT. GC, A + CA + G.TA CG T + GT + C要点诠释：上述比值不因生物种类的不同而不同，即不具有物种特异性。特异性A + T的比值是不定的，这恰是DNA分子多样性和特异性的体现。G + C(2) 碱基计算的一般规律碱基互补配对原则，进行双链DNA中有关含N的碱基数目、比例的计算；根据DNA中碱基种类及配对方式， 理解DNA分子
4、的特性。在双链DNA中(注意：单链DNA或DNA单链中不符合)最基本的公式：A=T G=C。有下列规律：规律一：DNA双链中两互补链的碱基数相等，任意两不互补的碱基之和恒等，占DNA中碱基数的50%。即： A+G=T+C=A+C=T+G=50%，(A+G)/(T+C)=(A+C)/(G+T)=1规律二：DNA双链中的一条单链上(A+G) / (T+C)的值与另一条互补链上(A+G) / (T+C) 的值互为倒数关系，在DNA双链中此比值为1。(A+C) / (T+G)的值亦如此。规律三：DNA双链中，一条单链上(A+T) / (G+C)的值与另一条互补链上(A+T) / (G+C)的值相等，与
5、DNA双链中(A+T) / (G+C)的值相等。规律四：一条链中任意两互补碱基之和占该单链的比例等于DNA双链中该两种碱基之和占碱基总数的比例。 (G+C)/(G+C+A+T)=(G+C)/(G+C+A+T)=(G+C)/(G+C+A+T)1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2要点二、制作DNA双螺旋结构模型1. 制作原理DNA 的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧。碱基对通过 氢键连接，碱基互补配对。2. 设计模型绘出DNA分子模型的设计图；确定制作的DNA分子双螺旋结构模型的大小(如高度与直径的比例)、维系 立体结构型的方式；代表磷酸、脱氧核
6、糖、碱基的材料等。3. 制作模型(1) 使用各种材料分别“制”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核苷酸 链；连接两条脱氧核苷酸链，拼成DNA分子平面结构图；再“旋转”成双螺旋结构。(2) 根据设计计划，对制作的DNA分子结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。4. 展示交流介绍各组制作的模型，认真观赏其他小组的制作成果，开展交流活动。5. 需要注意的问题(1) 熟悉制作模型用的各种零件代表的物质，写出四种碱基的字母名称。(2) 两条链的长度、碱基总数一致，碱基互补、方向相反。(3) 磷酸、脱氧核糖、碱基三者之间的连接部位要正确。(4) 制作中各零件连接应牢固，避免在
7、旋转中脱落。(5) 各组模型制作以不同数量和顺序的A-T、C-G、T-A、G-C四中碱基对排列，领悟DNA分子的多样性。要点三、RNA分子的结构【高清课堂：DNA、RNA的结构和基因403850RNA的结构】1五碳糖一一核糖，含氮碱基一一A、U、C、G基本结构单位核糖核苷酸2. 空间结构通常为单链3. 种类：mRNA、rRNA、tRNA(三叶草型)要点四、基因1基因的本质(1) 与性状的关系：是控制性状的遗传物质的结构、功能单位，特定基因控制相应的性状。(2) 与DNA的关系：具有遗传效应的DNA片段，一个DNA含有多个基因。(3) 基因的位置：染色体(核基因)，线粒体、叶绿体内(质基因)。(
8、4) 与染色体的关系：染色体为主要载体，且在染色体上呈线性排列。(5) 与脱氧核苷酸的关系：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。(6) 脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，脱氧核苷酸排列顺序的特异性和多样性决定基因的特异性和 多样性。2基因的脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性(1) 虽然构成DNA分子的碱基只有4种，但由于DNA分子的碱基对数目众多，不同的DNA分子之间的脱氧 核苷酸的排列顺序不同，所以对某一特定的DNA分子而言，其脱氧核苷酸的排列顺序是特有的、具有特异性的。(2) 每个人都有与其他人不同的典型的性状特征，这些特征受遗传物质DNA的控制。不同人同一性状的不 同表现型取决于DNA分子
9、的多样性，而某人特定的性状取决于DNA分子的特异性，故可用DNA分子鉴定个人身份。3. 理解基因与脱氧核昔酸、DNA、染色体和生物性状之间的关系关系内容基因与脱氧核昔酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。 基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息基因与DNA基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因基因与染色体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体基因与生物性状基因是控制性状的遗传物质的结构、功能单位，特定基因控制相应的性状每条嶷邑体會有1个染邑休是DMADNA旁子（未复制）的主要敎拯1rDNA是主姜的逮传物填詹牛DNA分乎上有图示基因是
10、有遗権嫌一很务个基圍应的DbJA片段基習堤决定生物性我的基本单杜基因在染色体J皐个庫因含肯咸百上千个脱孤核等酸-J遺传佶息昔験排列顺序【典型例题】类型一：DNA分子结构例1、（2015北京海淀期末考）如图DNA分子结构示意图，对该图的正 确描述是（）A. 的形成需要解旋酶B. 的名称是鸟嘌吟脱氧核苷酸C. 的名称是腺嘌吟核糖核苷酸D. 和交替连接构成DNA链的基本骨架【答案】D【解析】9是连接双链DNA的氢键，解旋酶能够解开DNA双链间的氢键 不能形成氢键；4是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸；5是腺嘌吟，为碱基；由 磷酸和脱氧核糖交替链接，形成了 DNA的基本骨架。【点评】本题只要考察的是DNA分子结构
11、的相关知识。【举一反三】：【变式一】以下有关DNA分子结构的叙述中，正确的是（）A. 只要DNA分子中A=T、G=C，就一定是双链DNA分子B. 不同DNA分子的脱氧核糖和磷酸的排列顺序不同C. DNA分子结构的多样性与DNA分子中的碱基对的排列顺序有关D. DNA分子每条链有两个游离的磷酸【答案】C【解析】双链DNA中存在的等量关系是A=T、G=C，但是DNA分子中A=T、G=C，不一定是双链DNA分子。DNA分 子中碱基对排列顺序的千变万化构成了 DNA分子的多样性。双链DNA分子中基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连 接构成的。双链DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成，每条链有一个游离的磷酸，
12、两条脱氧核苷酸链有两个游离 的磷酸。【变式二】在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过什么结构连接起来的？（）A. 氢键一B.脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖一c.磷酸一脱氧核糖一磷酸一D.肽键【答案】B【变式三】以下关于DNA与RNA特点的比较，叙述正确的是（）A. 在细胞内存在的主要部位相同B.构成的五碳糖不同C.核苷酸之间的连接方式不同D.构成的碱基相同【答案】B类型二：DNA中碱基的计算例2、某DNA分子中，（G+C）之和占全部碱基的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和 17.1%，则它的互补链中，T和C分别占碱基总数的（）A. 32.9%和 17.1%B.
13、31.3%和 18.7%C. 18.7%和 31.3%D. 17.2%和 32.9%【答案】B【解析】DNA分子中（G+C）占全部碱基的比例与在单链中的该比例均相等。所以一条链中G+C=35.8%，因T与 C 各占 32.9%与 17.1%，则可推知该链中的 A 为 1（G+C+T）=1（35.8%+32.9%）=31.3%, G=35.8% 17.1% =18.7%。互补链中 T=31.3%，C=18.7%。【点评】在双链DNA分子中，由于碱基的互补配时，A=T、G=C，运用这一基本原理进行计算。【举一反三】：【变式】某双链DNA分子中，鸟嘌吟与胞嘧啶之和占全部碱基的54%，其中a链碱基中2
14、2%是腺嘌吟，28%是胞嘧啶。 则b链中腺嘌吟占该链碱基的比例和胞嘧啶占整个DNA分子碱基的比例分别为（）A.24%、13%B.23%、27%C.48%、26%D.22%、28%【答案】A类型三：基因的本质例3、（2015哈九中期中考）若下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子示意图，下列说法正确的是（）A. 白眼基因含有多个核糖核苷酸B. 白眼基因是有遗传效应的DNA片段C. 白眼基因位于细胞质内D. 白眼基因基本组成单位是4种碱基:彩-GTC-ACAGCIACCAGTGC【答案】B【解析】每个DNA分子上含有很多个基因，每个基因中含有 J许多个脱氧核苷酸；白眼基因位于染色体上，是细胞核基因；
15、基因是有遗传效应的DNA片段，其基本组成单位为脱氧核苷酸，脱氧核苷酸共有4种。【点评】根据基因概念的内涵、外延进行答题。【举一反三】：【变式一】 对一个基因的正确描述是（ ）基因是DNA分子上特定的片段它的分子结构首先由摩尔根发现它决定着某一遗传性状或功能它 的化学结构不会发生变化A. B. C. D.【答案】B【变式二】下列关于DNA、基因、染色体的叙述错误的是（）A. 基因是有遗传效应的DNA片段B. DNA是遗传信息的主要载体C. DNA分子在染色体上成念珠状排列D. DNA的相对稳定性决定染色体的相对稳定性 【答案】C 【变式三】下列关于基因的说法，错误的是（ ）A. 基因是有遗传效应的DNA片段B. 基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表遗传信息C. 基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位D. 基因是染色体上的一段【答案】D
23知识讲解DNA、RNA的结构和基因
