D第二节 DNA分子的结构2014-4-27
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DNA的结构DNA(脱氧核糖核酸)是构成生物体基因的重要物质。
它的结构组成和功能非常复杂,对于理解生物遗传和进化过程至关重要。
本文将介绍DNA的结构以及它在生物体内的作用。
DNA分子是由两条互补的链构成的双螺旋结构,类似于梯子的形状。
这种结构被称为DNA的“双螺旋结构”。
每条链由一系列称为核苷酸的单元组成。
核苷酸由三个基本部分组成:一个五碳糖分子(称为脱氧核糖),一个磷酸基团,以及一个氮碱基。
氮碱基有四种类型:腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。
这四种基于是DNA的信息存储的基础。
DNA的双螺旋结构是由两条互补的链通过氢键相互连接在一起。
A氮碱基会与T氮碱基形成两个氢键,而C和G氮碱基则会形成三个氢键。
这种碱基配对是稳定DNA螺旋结构的基础,它确保了两条链之间的互补性。
例如,如果一条链上有A氮碱基,那么与之配对的另一条链上必然会有T氮碱基。
DNA的结构还包括螺旋层面(包括糖和磷酸基团)以及碱基的平面。
DNA的螺旋层面是由两条链以反向方向缠绕形成的,并呈右旋形态。
这种结构使得DNA能够紧密地包裹起来,容纳巨大的数量的遗传信息。
DNA分子的长度可以长达数百万个核苷酸。
碱基平面则是垂直于螺旋层面的,它们是形成分子编码信息的关键。
DNA的结构也具有一定的空间结构。
碱基对之间的间距是固定的,从而确定了分子的宽度。
每条链上的相邻核苷酸之间的距离也是固定的。
这些固定的间隔和结构使得DNA能够在复制和转录过程中准确地进行。
DNA在生物体内具有多种功能。
最重要的功能是存储和传递遗传信息。
由于DNA的碱基配对规则以及双螺旋结构的复制方式,每一条DNA链都可以通过互补配对来复制。
这种复制过程使得生物体可以在细胞分裂过程中将遗传信息传递给下一代。
此外,DNA还能被转录成为RNA,RNA则能进一步翻译成蛋白质。
蛋白质是细胞和生物体功能的关键组成部分,它们通过为生物体提供结构、催化反应和传递信号等方式发挥作用。
第二节DNA分子的结构
一、教学目标
(一)知识方面
1.识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类。
2.DNA分子的平面结构和空间结构。
3.碱基互补配对原则。
(二)情感态度与价值观方面
1.认识到与人合作的在科学研究中的重要性,讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。
2.认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程
(三)能力方面
1.制作DNA双螺旋结构模型。
2.就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论,领悟模型方法在这些研究中的应用。
二、教学重点和难点
(一)教学重点
制作DNA分子双螺旋结构模型。
(二)教学难点
DNA分子结构的主要特点。
三、教学方法
讨论法、演示法。
四、教学课时
2课时。
五、教学过程。
第⼆节DNA的⼀级结构与功能(⼀)DNA的⼀级结构核酸是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸(polynucleotide),DNA的⼀级结构即是指四种核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照⼀定的排列顺序,通过磷酸⼆酯键连接形成的多核苷酸,由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同,故⼜可称为碱基顺序。
核苷酸之间的连接⽅式是:⼀个核苷酸的5′位磷酸与下⼀位核苷酸的3′-OH形成3′,5′磷酸⼆酯键,构成不分⽀的线性⼤分⼦,其中磷酸基和戊糖基构成DNA链的⾻架,可变部分是碱基排列顺序。
核酸是有⽅向性的分⼦,即核苷酸的戊糖基的5′位不再与其它核苷酸相连的5′末端,以及核苷酸的戊糖基3′位不再连有其它核苷酸的3′末端,两个末端并不相同,⽣物学特性也有差异。
寡核苷酸(oligonucleotide)是指⼆⾄⼗个甚⾄更多个核苷酸残基以磷酸⼆酯键连接⽽成的线性多核苷酸⽚段。
⽬前多由仪器⾃动合成⽽⽤作DNA合成的引物(Primer)、基因探针(probe)等,在现代分⼦⽣物学研究中具有⼴泛的⽤途。
表⽰⼀个核酸分⼦结构的⽅法由繁⾄简有许多种。
由于核酸分⼦结构除了两端和碱基排列顺序不同外,其它的均相同。
因此,在核酸分⼦结构的简式表⽰⽅法中,仅须注明⼀个核酸分⼦的哪⼀端是5′末端,哪⼀端是3′末端,末端有⽆磷酸基,以及核酸分⼦中的碱基顺序即可。
如未特别注明5′和3′末端,⼀般约定,碱基序列的书写是由左向右书写,左侧是5′末端,右侧为3′末端。
(⼆)基因组DNA⾃然界绝⼤多数⽣物体的遗传信息贮存在DNA的核苷酸排列顺序中。
DNA是巨⼤的⽣物⾼分⼦,⼀般将细胞内遗传信息的携带者棗染⾊体所包含的DNA总体称为基因组(genome)。
同⼀物种的基因组DNA含量总是恒定的,不同物种间基因组⼤⼩和复杂程度则差异极⼤,⼀般讲,进化程度越⾼的⽣物体其基因组构成越⼤、越复杂,见(表15-2)。
表15-2 某些有代表性的⽣物体内DNA⼤⼩DNA分⼦中不同排列顺序的DNA区段构成特定的功能单位,即基因(gene)。
dna分子的结构教案第二节 DNA分子的结构教案(简案)清河中学高二生物组陈门【教学目标】1.知识目标:1.概述DNA分子双螺旋结构的主要特点。
2.说出碱基互补配对原那么。
3.概述DNA分子的多样性和特异性。
2.能力目标:(1)制作DNA分子的平面和双螺旋结构模型,培养学生的科学思维和动手能力。
(2)通过小组成员讨论等形式,培养学生的合作、沟通能力。
3.情感态度与价值观目标:(1)体验科学家锲而不舍、执着追求、合作交流的科学精神。
(2)认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。
【教学重点】 (1)DNA分子双螺旋结构的主要特点。
(2)制作DNA分子的平面和双螺旋结构模型。
【教学难点】(1)DNA分子结构的主要特点。
(2)分析DNA分子的多样性。
【教学方法】讨论法、提问法、讲授法、模型制作法等生生互动、师生互动的合作学习模式。
【课前准备】教师准备制作模型的材料和DNA双螺旋立体结构模型,并制作PPT 多媒体课件、对话单和教案;学生预习本节课相关内容,并完成对话单上的“生本对话”局部。
【教学过程】一、创设情境,导入新课教师展示几张不同的笑脸,提出问题:“为什么这些孩子的长相各不相同呢?”学生答复:“每个人的遗传物质(DNA或基因)不同。
”。
教师又问:“那么,每个人DNA不同的原因又是什么呢?”,借此引出DNA分子的结构,导入新课。
二、新课研学(一)明确学习目标教师展示学习目标,并带着学生学习一遍。
(二)复习回忆1.DNA的根本单位是什么?2.脱氧核苷酸又是由哪三局部构成的呢?(三)模型建构模型建构1: DNA的平面结构教师:大家都知道,蛋白质是由它的根本单位氨基酸形成的,那么,氨基酸是如何形成蛋白质的呢?学生:首先,许多氨基酸脱水缩合形成肽链,一条或几条肽链再经过盘曲和折叠,最终形成蛋白质。
教师:那么,DNA的根本单位脱氧核苷酸又是如何形成DNA的呢?教师安排各小组利用已发的材料在黑板上尝试构建DNA的平面结构,教师巡视、指导。