学年同步备课套餐之高一生物北师大版必修2讲义第2章 第7课时.docx

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学年同步备课套餐之高一生物北师大版必修2讲义第2章第7课时

第7课时　DNA贮存遗传信息（Ⅲ）

[目标导读]　1.回顾DNA分子的结构特点，制作DNA分子双螺旋结构模型。

2.归纳有关DNA分子结构的计算规律。

3.结合教材内容，概述DNA与遗传信息的关系。

[重难点击]　有关DNA分子结构的计算规律。

一　制作DNA分子双螺旋结构模型

根据所学的DNA双螺旋结构的知识，结合提供的材料和工具制作DNA分子的双螺旋结构模型，进一步体会DNA分子的结构特点。

1．材料用具：

高粱秆、麦秆、薏米、细绳、火柴棍、水彩笔、竹签。

2．方法步骤

（1）把高粱秆去皮留心，剪成小块，做成五边形的柱状体，代表脱氧核糖；将麦秆剪成等长，用水彩笔涂上四种不同的颜色，分别代表四种不同的碱基；薏米代表磷酸。

（2）用两条等长的细绳将做好的五边形柱状体和薏米交替地穿在一起，再用牙签穿好上色的麦秆，将牙签的两端分别插入两条细绳穿起的相应的五边形柱状体中。

（3）用细竹签将两条细绳的前端穿好，双手抓起竹签，旋转一下，就得到DNA分子的双螺旋结构模型了。

归纳提炼

制作模型应注意的问题

（1）熟悉制作模型用的各种零件所代表的物质，写出四种碱基的字母名称。

（2）两条多核苷酸链的长度、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四种碱基对排列，领悟DNA分子的多样性。

（6）制作DNA分子双螺旋结构模型的材料也可用其他替代材料，因地制宜，就地取材。

活学活用

1．在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。

下图连接中错误的是（　　）

答案　B

解析　同一条脱氧核糖核苷酸链中，相邻脱氧核糖核苷酸之间的连接是通过脱氧核糖上的3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核糖核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团之间脱水聚合连接而成的。

二　有关DNA分子结构的计算

根据制作的DNA双螺旋结构模型，结合图示，总结与碱基互补配对原则有关的规律：

1．腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。

因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。

一条链中的A和另一条链中的T相等，可记为A1＝T2，同样：

T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。

2．设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，A2＝T1，则：

A1＋T1＝T2＋A2＝n%。

整个DNA分子中：

A＋T＝n%。

即在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。

3．设双链DNA分子中，一条链上：

＝m，则：

＝

＝m，所以互补链上

＝

。

即双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。

4．DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式。

归纳提炼

1．碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性

（1）共性：

不因生物种类的不同而不同

＝

＝1；

＝

＝1；

＝

＝1。

（2）特异性：

的值在不同DNA分子中一般是不同的，是DNA分子多样性和特异性的表现。

2．若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。

3．氢键数目计算：

若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。

4．进行碱基计算要注意以下几点

（1）单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。

（2）注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。

（3）解题时最好画一下简图，比较直观，可减少因思路不清引起的错误。

活学活用

2．某双链DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%。

那么，对应的另一条互补链（b）上的G占该链碱基总数的比例是（　　）

A．35%B．29%C．28%D．21%

问题导析　

（1）DNA分子中互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，（A＋T）/（A＋T＋G＋C）＝44%，因此（A1＋T1）/（A1＋T1＋G1＋C1）＝44%，在整条单链中A＋T＋G＋C＝1，可以得出（G1＋C1）/（A1＋T1＋G1＋C1）＝56%。

（2）题干中G1/（A1＋T1＋G1＋C1）＝21%，在互补链中G2＝C1，所以G2/（A1＋T1＋G1＋C1）＝56%－21%＝35%。

答案　A

解析　整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链（b）上的C占b链碱基总数的21%，则G（a链上）＋C（b链上）占DNA分子碱基总数的21%。

因为总的G＋C占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G（b链上）＋C（a链上）占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%，所以答案选A。

三　DNA分子的遗传信息多样性

生物体的多样性和差异性是由其内部因素与外部环境共同决定的，其中遗传信息起着决定性的作用。

阅读教材P28内容，结合提供的材料思考。

1．遗传信息的概念

生物的遗传信息是指DNA上的核苷酸的排列顺序，从DNA的化学结构来看，决定核苷酸差异的是碱基，也就是说碱基的排列顺序决定了遗传信息的功能和蛋白质的种类与特性。

2．遗传信息的多样性

组成DNA分子的碱基只有4种，配对方式只有2种，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化。

（如一个由1000个碱基对组成的DNA分子，它的碱基对可能的排列方式就有41_000种），从而构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的多样性。

3．DNA分子的特异性

不同生物含有的DNA分子的种类和数目都不相同；不同生物含有的遗传信息的种类数目各不相同。

因此，每一个DNA分子具有特定的碱基排列顺序，构成了DNA分子的特异性。

小贴士　生物多样性与DNA分子多样性的关系：

DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础，生物界多样性的直接原因是蛋白质的多样性；生物界多样性的根本原因是核酸的多样性。

归纳提炼

1．遗传信息是基因中的脱氧核糖核苷酸的排列顺序，但并不是DNA分子上所有的脱氧核糖核苷酸的排列顺序都叫遗传信息。

2．遗传信息蕴藏在DNA分子的4种碱基的排列顺序中，所以DNA分子的多样性和特异性必然导致基因中遗传信息的多样性和特异性。

活学活用

3．由50个脱氧核糖核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同，可分为多少种，说明了DNA分子的什么特性（　　）

①504种　②450种　③425种　④遗传性　⑤多样性　⑥特异性

A．①④B．②⑤C．②⑥D．③⑤

问题导析　

（1）50个脱氧核糖核苷酸构成的DNA分子，每条单链有25个脱氧核糖核苷酸，第一个脱氧核糖核苷酸有4种可能，第二个脱氧核糖核苷酸同样有4种可能，以此类推，形成的DNA分子共有425种。

（2）存在多种多样的DNA分子，说明了DNA分子的多样性。

（3）自然界中不同生物的DNA分子不同，说明了DNA分子的特异性。

答案　D

解析　50个脱氧核糖核苷酸共构成了25个碱基对，共有排列顺序425种，由此说明由于碱基对（或脱氧核糖核苷酸对）的排列顺序的多样性，决定了DNA分子的多样性。

四　基因和遗传信息的关系

阅读教材P28内容，分析材料，归纳基因与遗传信息的关系。

材料一　大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。

材料二　生长在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，这是因为海蜇的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。

转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。

1．由材料一说明基因是DNA的片段。

2．由材料二说明基因具有特定的遗传效应。

3．由上述探究可得：

基因是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列。

不同基因的碱基排列顺序不同，所蕴藏的遗传信息也不同，因此控制着不同性状的表达。

归纳提炼

活学活用

4．染色体、DNA、基因三者关系密切，判断下列说法的正误。

（1）正常细胞中每条染色体有一个DNA分子，每个DNA分子有很多个基因（　　）

（2）复制、分离和传递，三者能相伴而行（　　）

（3）三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传作用（　　）

（4）在生物的传种接代过程中，染色体行为决定后两者（　　）

（5）基因是DNA分子中的任意片段（　　）

问题导析　

（1）正常情况下，每条染色体上只有一个DNA分子，只有在细胞分裂间期DNA复制后，着丝粒分裂之前，一条染色体上才有两个DNA分子。

基因在染色体上呈线性排列。

（2）基因是有遗传效应的DNA片段，基因和DNA的行为存在一致性；DNA与蛋白质结合形成染色体，染色体的行为决定着DNA的变化。

（3）DNA是遗传物质，染色体为遗传物质的主要载体。

（4）基因是DNA中能够决定生物性状的片段。

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×

解析　（3）染色体中含有蛋白质，不是遗传物质。

（5）基因是有遗传效应的DNA片段，而不是DNA分子中的任意片段。

当堂检测

1．下列关于双链DNA分子的叙述，不正确的是（　　）

A．若一条链中的A和T的数目相等，则另一条链中的A和T数目也相等

B．若一条链中的G的数目为C的2倍，则另一条链中的G的数目为C的0.5倍

C．若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链中相应碱基比为2∶1∶4∶3

D．若一条链中G∶T＝1∶2，则另一条链中C∶A＝2∶1

答案　D

2．假设一个DNA分子片段中，碱基T共312个，占全部碱基的26%，则此DNA片段中碱基G所占百分比和数目分别是（　　）

A．26%,312个B．24%,288个

C．24%,298个D．12%,144个

答案　B

解析　DNA分子的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即DNA分子中有一个A，必须有一个和其互补的T；有一个C，必有一个G。

根据这个原理可知G＝

＝24%；又知T共312个，占26%，则可知该DNA分子片段中共有碱基312÷26%＝1200（个）；前面已计算出G占24%，则G的数目是1200×24%＝288个。

3．下列关于染色体、DNA、基因三者之间的关系的叙述，不正确的是（　　）

A．三者行为一致

B．三者都是生物细胞内的遗传物质

C．每条染色体上含有1个或2个DNA分子，DNA分子上含有多个基因

D．在生物的繁衍过程中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为

答案　B

解析　生物细胞内的遗传物质只能是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段，染色体是DNA的主要载体。

4．大肠杆菌DNA分子结构示意图（片段）如图所示。

请据图回答下列问题：

（1）图中1表示________________，2表示________________，1、2、3结合在一起的结构叫________________。

（2）3有________种，中文名称分别是___________________________________________。

（3）DNA分子中3和4是通过________________连接起来的。

（4）DNA被彻底地氧化分解后，能产生含氮物质的是________________（用序号表示）。

（5）若DNA分子的一条单链中（A＋T）/（A＋T＋C＋G）＝k，则另一条互补链中这种比例是______________，而在整个DNA分子中是________________。

如果DNA分子一条链中的A占15%，互补链中的A占25%，则整个DNA分子中A占________________。

答案　

（1）磷酸　脱氧核糖　脱氧核糖核苷酸

（2）2　鸟嘌呤、胞嘧啶

（3）氢键

（4）3、4

（5）k　k　20%

解析　

（2）中3的种类易出错，据图中氢键数可知为G—C碱基对，3代表G或C；（4）DNA中只有碱基含氮，图中显示序号的碱基只有3与4。

课时作业

基础过关

知识点一　制作DNA双螺旋结构模型

1．在制作DNA双螺旋结构模型时，如图为两个脱氧核糖核苷酸的模型，圆代表磷酸，下列表述正确的是（　　）

A．方形可能代表A、T、C、U四种含氮碱基

B．两个圆可用别针（代表共价键）连接，以形成DNA的侧链

C．别针（代表共价键）应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上

D．如果两个脱氧核糖核苷酸分别位于链的两侧，两个模型方向相同

答案　C

解析　方形表示的是含氮碱基，有A、T、G、C四种，没有U，圆表示的是磷酸，五边形表示的是脱氧核糖，在DNA单链中，脱氧核糖核苷酸之间通过3,5磷酸二酯键相连，即别针应连接在一个核苷酸的五边形和另一个核苷酸的圆上，而不是两个圆之间，模型中两条DNA单链的位置关系应为反向平行。

2．下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段（其中○代表磷酸基团），下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是（　　）

A．甲说：

该图没有什么物质和结构上的错误

B．乙说：

该图有一处错误，就是U应改为T

C．丙说：

该图中核糖应改为脱氧核糖

D．丁说：

如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的

答案　C

解析　该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误：

五碳糖应为脱氧核糖；碱基不应含尿嘧啶（U）；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。

知识点二　有关DNA分子结构的计算

3．某双链DNA分子中共有含氮碱基1400个，其中一条单链上（A＋T）/（C＋G）＝2/5，问该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸的数目是（　　）

A．150个B．200个

C．300个D．400个

答案　B

解析　双链DNA分子的一条链中，（A＋T）/（G＋C）与另一条互补链中（A＋T）/（G＋C）以及整个DNA分子中（A＋T）/（G＋C）相等。

DNA分子的一条单链上（A＋T）/（C＋G）＝2/5，那么整个DNA分子中（A＋T）/（C＋G）＝2/5，因此可以推导出A＋T占DNA分子碱基总数的2/7。

双链DNA分子共有含氮碱基1400个，A＝T，则DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸的数目是

×（1400×

）＝200（个）。

4．一个DNA分子中，G＋C占全部碱基的46%，又知在该DNA分子的一条链中，A和C分别占该链碱基数的28%和22%，则该DNA分子的另一条链中，A和C分别占碱基数的（　　）

A．28%、22%B．22%、28%

C．23%、27%D．26%、24%

答案　D

解析　DNA分子中，G＋C占全部碱基的46%，则一条链中G＋C占该链碱基的46%，又因一条链中，A和C分别占碱基数的28%和22%，故这条链中G占24%、T占26%，互补链中C占24%、A占26%。

5．已知一个双链DNA分子的G占整个DNA的碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是（　　）

A．9%B．27%

C．28%D．46%

答案　C

解析　根据题意，G占整个DNA分子碱基的27%，依据碱基互补配对原则进行计算，C也占27%，G＋C＝54%，那么，A＋T＝1－54%＝46%，其中一条链A占18%，则此链中T＝46%－18%＝28%，则另一条链中A＝28%。

知识点三　DNA分子的遗传信息多样性

6．地球上的生物多种多样，不同生物的DNA不同，每一种生物的DNA又具有特异性。

决定DNA遗传特异性的是（　　）

A．脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点

B．嘌呤总数与嘧啶总数的比值

C．碱基互补配对的原则

D．碱基排列顺序

答案　D

解析　生物的遗传信息储存在DNA的碱基排列顺序中。

DNA分子上一定的碱基排列顺序构成特定的基因，能够最终表达具有一定氨基酸组成的蛋白质，所以说DNA的遗传特异性取决于它的碱基排列顺序，正确选项是D。

其余选项，在不同的DNA片段之间没有区别，即所有DNA片段的脱氧核苷酸链都是磷酸与脱氧核糖交替排列，嘌呤总数和嘧啶总数的比值都是1，碱基互补配对原则都是A、T配对，G、C配对，因此A、B、C三项都不可能成为DNA遗传特异性的根据。

7．遗传信息的多样性的物质基础是（　　）

A．脱氧核糖核苷酸序列的多样性

B．碱基种类的多样性

C．脱氧核糖序列的多样性

D．磷酸序列的多样性

答案　A

解析　基因中的碱基种类只有四种，磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序总是不变。

但基因中的脱氧核糖核苷酸序列可以千变万化，不同序列代表不同的遗传信息。

知识点四　基因与遗传信息的关系

8．下列关于遗传信息的说法，不确切的是（　　）

A．基因的脱氧核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息

B．遗传信息的传递是通过染色体上的基因传递的

C．生物体内的遗传信息主要贮存在DNA分子上

D．遗传信息即生物体表现出来的性状

答案　D

解析　生物体的所有性状，都以一种特定的脱氧核糖核苷酸排列顺序来代表，这种排列顺序就是遗传信息。

能力提升

9．在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型（　　）

A．粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补

B．粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似

C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补

D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同

答案　A

解析　A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基。

在DNA分子中，总是A＝T，G＝C。

依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。

10．在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基（A有6个）的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为（　　）

A．58B．78

C．82D．88

答案　C

解析　构成一个脱氧核糖核苷酸需要2个订书钉，20个脱氧核糖核苷酸总共需要40个；一条DNA单链需要9个订书钉连接，两条链共需要18个；双链间的氢键数共有24个，总共需要订书钉24个，所以共需订书钉82个。

11．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是（　　）

①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m

②碱基之间的氢键数为

③一条链中（A＋T）的数量为n

④G的数量为（m－n）

A．①②③④B．②③④

C．③④D．①②③

答案　D

解析　①的等量关系容易判断；对于②，需知G与C之间形成3个氢键，A形成2个氢键，故氢键数为：

2n＋3×

＝

；③因A＋T的总量为2n，故一条链中的A＋T的数量应为n；④中计算G的数量有误，应为

＝

－n。

12．分析下图，回答相关问题。

（1）图中B是__________，C是________，D是__________________，F是________，G是________。

（2）F的基本组成单位是图中的_________，共有_____种。

F与H的关系是________________。

（3）图中E和F的关系是________________________。

决定F结构多样性的是________的排列顺序。

（4）通常情况下，1个H中含有________个F,1个F中含有________个E,1个E中含有________个D。

答案　

（1）脱氧核糖　含氮碱基　脱氧核糖核苷酸　DNA　蛋白质

（2）D　4　H是F的主要载体

（3）E是有遗传效应的F片段　D

（4）1　许多　成百上千

解析　DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，它由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成；基因是有遗传效应的DNA片段；染色体是遗传物质DNA的主要载体；1条染色体上通常含有1个DNA分子，1个DNA分子上含有许多基因，1个基因由成百上千个脱氧核糖核苷酸构成。

13．不同生物或生物体不同器官（细胞）的DNA分子有关碱基比率如下表：

生物或

细胞

酵母菌

小麦

人

猪

牛

肝

胰

脾

肾

精子

肺

1.08

1.21

1.52

1.43

1.43

1.43

1.30

1.29

1.30

（1）由表中可见，不同种生物的DNA分子的碱基比率显著不同，这一事实表明，DNA分子结构具有__________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）牛的肾和肺的DNA碱基比率相同，原因是_________________________________

________________________________________________________________________；

但精子与肾或肺的DNA碱基比率稍有差异，原因是___________________________

________________________________________________________________________。

（3）表中所列生物的DNA分子中，

或

的比值差异显著吗？

为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）比较表中不同生物DNA的碱基比例，____________________________________

中DNA分子热稳定性最高。

原因是_________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）特异性

（2）它们是由同一受精卵有丝分裂产生的体细胞构成的　精子是减数分裂的产物，虽然X、Y染色体是一对同源染色体，但X、Y染色体上的DNA分子有差异

（3）不显著，比值相等，且均为1。

双链DNA分子中，A＝T，G＝C

（4）酵母菌　酵母菌DNA分子中，G－C碱基对含量比例最高，热稳定性最大

14．如图为不同生物或生物不同器官（细胞）的DNA分子中（A＋T）/（G＋C）的比值情况，据图回答下列问题：

（1）猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是___________________

________________________________________________________________________。

（2）上述三种生物中的DNA分子热稳定性最强的是_____________________________

___________________