dna 由哪几种元素组成,dna基本组成物质

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-12 03:21:54

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

(4)化学结构(1级结构):脱氧核糖核苷酸链

(5)空间结构(2~4级结构):

①模式图

②主要特点

主链(基本骨架) 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(A—T、G—C)

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:①DNA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。

②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变。

③DNA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。

④DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。

⑤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DNA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—T、G—C,即

由此可推知DNA分子碱基比的共性与特性

①共性

; ; 。

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。

②特异性

的比值是不定的,这恰是DNA分子多样性和特异性的体现。

(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。 (G1 C1)/(G1 C1 A1 T1)=(G2 C2)/(G2 C2 A2 T2)=(G C)/(G C A T)

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

1.五碳糖——核糖,含氮碱基——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)。

(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.理解基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体和生物性状之间的关系

关系 内容

基因与脱氧核苷酸 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

图示

【典型例题】 

类型一:DNA分子结构

例1、如图DNA分子结构示意图,对该图的正

确描述是( )

A.⑨的形成需要解旋酶

B.④的名称是鸟嘌呤脱氧核苷酸

C.⑤的名称是腺嘌呤核糖核苷酸

D.①和②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是腺嘌呤,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,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— B.—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—

C.—磷酸—脱氧核糖—磷酸— 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.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,鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%,其中a链碱基中22%是腺嘌呤,28%是胞嘧啶。则b链中腺嘌呤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

【答案】B

【解析】每个DNA分子上含有很多个基因,每个基因中含有许多个脱氧核苷酸;白眼基因位于染色体上,是细胞核基因;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( )

①基因是DNA分子上特定的片段 ②它的分子结构首先由摩尔根发现 ③它决定着某一遗传性状或功能 ④它的化学结构不会发生变化

A.①② B.①③ C.③④ D.①④

【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

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