学年高中生物 第2章 遗传信息传递的结构基础 第2节 DNA贮存遗传信息 第2课时.docx
《学年高中生物 第2章 遗传信息传递的结构基础 第2节 DNA贮存遗传信息 第2课时.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中生物 第2章 遗传信息传递的结构基础 第2节 DNA贮存遗传信息 第2课时.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
学年高中生物第2章遗传信息传递的结构基础第2节DNA贮存遗传信息第2课时
第2课时 DNA的提取和DNA分子的结构
1．学会DNA粗提取与鉴定的方法。
2．掌握DNA和RNA分子的结构。
一、DNA的粗提取与鉴定
1．实验原理
（1）十二烷基硫酸钠和碱可以使细胞膜破裂，蛋白质变性，使蛋白质和DNA分离开来。
（2）DNA能溶于氯化钠溶液中，但不溶于酒精，加入酒精可以使DNA从溶液中析出。
（3）DNA＋二苯胺
蓝色（DNA鉴定）。
2．实验流程
（1）研碎细胞（细胞释放DNA）：
将30g香蕉或菜花切碎，放入研钵中，加入2gNaCl，研磨直至成半流体状。
（2）蛋白质与DNA分离：
向研钵中加入10mL蒸馏水或凉开水搅拌，然后加入10mL洗涤剂，轻轻搅拌。
（3）过滤、析出DNA：
将混合液用两层纱布过滤，向滤液中加入预冷的10mL乙醇溶液，静置，即可产生絮状的DNA。
（4）获取DNA：
取两支试管，分别加入5mL生理盐水，将DNA挑至其中一支试管中，轻轻搅拌使其溶解。
（5）鉴定DNA：
向两支试管中各加入4mL二苯胺，混匀后，放入沸水中加热5min。
（6）观察现象：
待试管冷却后，观察并比较两支试管中溶液颜色的变化。
二、DNA分子的结构
1．DNA双螺旋结构模型的构建
（1）构建者：
沃森和克里克。
（2）当时对DNA分子的认识
①DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。
②腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。
（3）模型特点：
磷酸—脱氧核糖在外，碱基在内的双链螺旋；碱基配对方式是A—T、G—C。
2．DNA双螺旋结构特点
（1）一个DNA含有两条多核苷酸链，多核苷酸链是由很多个核苷酸聚合而成的。
（2）两条多核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。
（3）脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
（4）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
三、RNA分子的结构
1．基本单位：
核糖核苷酸。
2．结构：
由许多核苷酸聚合而成的多聚体，也是长链大分子，一般是单链，长度比DNA短。
3．核酶：
有的RNA具有酶的催化功能，能够对RNA自身的特定序列进行自我剪接。
判一判
（1）DNA的两条脱氧核糖核苷酸链平行盘旋成双螺旋结构。
（×）
（2）RNA中A＝U，G＝C。
（×）
想一想
在双链DNA分子中A＝T、C＝G，其中一条单链上的A与T相等吗？
提示：
不一定相等。
DNA分子的粗提取与鉴定
1．实验材料选择
实验材料选择富含DNA的材料，哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，DNA含量低，因而不宜作实验材料。
2．加入洗涤剂目的
洗涤剂可破坏细胞膜，使蛋白质变性，有利于核内物质释放和DNA与蛋白质的分离。
3．两次使用NaCl
（1）研磨时加入2gNaCl，目的是使研磨充分，破坏细胞结构，有利于DNA释放。
（2）获取DNA时加入5mL的生理盐水，使DNA溶于NaCl溶液中。
4．在DNA鉴定时，运用了对照实验的实验思想
试管1：
5mL生理盐水＋4mL二苯胺
不出现浅蓝色
试管2：
5mL生理盐水＋4mL二苯胺＋絮状物
出现浅蓝色
5．获取较纯净DNA的关键步骤
（1）研磨要充分，获取较多DNA。
（2）加入洗涤剂，使DNA和蛋白质分开。
（3）沉淀DNA时必须使用冷酒精。
（4）正确搅拌：
沿一个方向轻轻搅拌，以便获取较完整的DNA分子。
1．下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述，正确的是（ ）
A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度
B．将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取
D．用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少
解析：
选C。
洗涤剂可瓦解植物细胞膜，有利于释放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在生理盐水中，再用二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后变成蓝色，B项错误；常温下菜花匀浆中某些酶如DNA水解酶，其活性较高，会影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可防止DNA分子断裂，但不影响DNA的提取量，D项错误。
2．提取DNA的原理之一是DNA在（ ）
A
B
C
D
氯化钠溶液中
溶
不溶
溶
不溶
预冷的乙醇溶液中
不溶
溶
溶
不溶
解析：
选A。
DNA能溶于氯化钠溶液，而不溶于酒精。
DNA分子的结构
（1）基本单位——脱氧核苷酸，如图所示：
其中，○表示一分子磷酸；表示一分子脱氧核糖；▭表示含氮碱基，构成DNA分子的含氮碱基共有4种，即A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）。
（2）一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示：
（3）两条单链之间形成的碱基对表示如下：
（4）DNA分子形成规则的双螺旋结构
结构
外侧
内侧
构成方式
磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋
主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补（A—T，G—C）配对，碱基平面之间平行
动态变化
相对稳定，每条链均有一个游离的磷酸基团
碱基比率和碱基序列可变
碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。
含氢键越多，结构越稳定，即含G—C比例越大，结构越稳定。
1．下面关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是（ ）
A．每个DNA分子中含有四种脱氧核苷酸
B．DNA分子的两条链反向平行
C．DNA两条链上的碱基以氢键相连，且A与T配对，G与C配对
D．每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
解析：
选D。
注意审题不要脱离“DNA分子结构中”。
2．如图表示某同学绘制的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是（ ）
A．能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或b
B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个
C．相邻脱氧核苷酸之间通过化学键③连接起来
D．从碱基上看，缺少的碱基是T
解析：
选A。
图中所示只有a表示的是一个完整的脱氧核苷酸；图中与五碳糖直接相连的碱基只有1个；③表示的是磷酸二酯键，相邻的脱氧核苷酸通过此键相连接；脱氧核苷酸中的碱基共有4种，即A、G、C、T。
“三看法”判断DNA分子结构的正误
一看外侧链成键位置是否正确，正确的成键位置在一分子脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基与相邻核苷酸的3号碳原子之间；二看外侧链是否反向平行；三看内侧链碱基之间配对是否遵循碱基互补配对原则。
RNA的分子结构
1．DNA与RNA的结构比较
比较项目
DNA
RNA
化学组成
基本组成单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
碱基
嘌呤
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
嘧啶
胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）
五碳糖
无机酸
磷酸
磷酸
空间结构
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
2．单链RNA的结构与双螺旋结构的DNA相比，RNA的结构相对不稳定，所以烟草花叶病毒等以RNA为遗传物质的病毒更容易发生变异。
3．研究DNA往往标记胸腺嘧啶（T），而研究RNA往往标记尿嘧啶（U）。
4．因为DNA中的碱基是以配对后的碱基对出现的，且总是嘧啶与嘌呤配对，所以嘧啶数总是与嘌呤数相等。
而RNA是单链的，碱基不以碱基对的形式出现，所以嘌呤数往往与嘧啶数不相等。
1．如图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是（ ）
A．T2噬菌体 B．乳酸菌
C．酵母菌D．家兔
解析：
选A。
选项涉及的四种生物的遗传物质都是DNA，DNA所含的五碳糖为1种，即脱氧核糖，碱基种类为A、T、G、C共4种，核苷酸为4种脱氧核苷酸。
只有A选项符合题意。
2．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。
现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该（ ）
A．分析碱基类型，确定碱基比率
B．分析碱基类型，分析核糖类型
C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型
D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
解析：
选A。
确定DNA或RNA，可分析碱基和五碳糖（有T或脱氧核糖的为DNA；有U或核糖的为RNA）；确定单链或双链可分析其中各种碱基所占的比率：
若A与T或U相等，C与G相等，则为双链（当然也有可能是单链）；若不相等则为单链。
如果分析氨基酸组成，则不能区分核酸类型。
DNA与RNA的快速界定方法
核心知识小结
[要点回眸]
[规范答题]
1．DNA由两条反向平行的多核苷酸链连接而成，脱氧核糖与磷酸交替连接，形成DNA分子多核苷酸链的骨架，排列在外侧，碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键相连，A与T、G与C配对。
2．RNA是单链的多聚核糖核苷酸，碱基组成为A、G、C、U。
[随堂检测]
1．某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，下列操作错误的是（ ）
A．加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨
B．用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA
C．加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌
D．加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热
解析：
选A。
加入洗涤剂后研磨动作要轻缓、柔和，否则会产生许多泡沫，不利于后续步骤的操作，A项错误；蛋白酶能够分解蛋白质，因此能起到纯化DNA的目的，B项正确；加入酒精后用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀，C项正确；对DNA进行鉴定时，加入二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热，溶液将变为蓝色，D项正确。
2．在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是（ ）
A．氢键
B．磷酸—脱氧核糖—磷酸
C．肽键
D．脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
解析：
选D。
审题时应扣住“一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构”，相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接，因此两个碱基之间的连接结构是脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖。
3．如图为DNA测序仪显示的某真核生物DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。
其中图1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：
GGTTATGCGT，那么图2显示的碱基排列顺序应该是（ ）
A．GCTTGCGTAT B．GATGCGTTCG
C．TAGTCTGGCTD．GCTGAGTTAG
解析：
选B。
图1为DNA测序仪显示的某真核生物DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。
图1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：
GGTTATGCGT，所以图中碱基序列应从下向上读，且由左至右的顺序依次是ACGT，所以图2中碱基序列为：
GATGCGTTCG，A、C、D错误，B正确。
4．下图为某同学在学习DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段（其中○代表磷酸），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：
该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖
D．丁说：
如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的
解析：
选C。
图中有三处错误，错误一：
组成DNA分子的五碳糖应该是脱氧核糖，所以图中的核糖应改为脱氧核糖。
错误二：
碱基应为A、T、G、C四种，图中的U应改为T。
错误三：
单链中脱氧核苷酸之间的连接形式不应该是磷酸与磷酸之间，而是在磷酸与脱氧核糖之间。
5．如果有人给你一种单链DNA的样品，你不相信，于是你对样品做了核苷酸组成分析，以下能证明你的样品一定是单链DNA的数据是（ ）
A．38%A，12%C，12%G，38%U
B．22%A，32%C，17%G，29%U
C．22%A，32%C，17%G，29%T
D．38%A，12%C，12%G，38%T
解析：
选C。
双链DNA分子中互补配对的碱基数量一定相等，如果配对碱基数量不相等则一定是单链DNA分子，且DNA分子中不含有碱基U。
6．如图是DNA片段的结构图，请据图回答问题：
（1）图甲表示DNA片段的________结构，图乙表示DNA片段的________结构。
（2）填出图中部分结构的名称：
[2]________________、[5]________________。
（3）从图中可以看出DNA分子的两条链是由________和____________交替连接形成的。
（4）连接碱基对的化学键是________，碱基配对的方式如下：
________与________配对；________与________配对。
（5）从图甲中可以看出组成DNA分子的两条链的方向是________的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成规则的________结构。
解析：
（1）图甲表示DNA分子的平面结构，图乙表示DNA分子的立体（空间）结构。
（2）图中2表示一条脱氧核苷酸单链片段，而5表示腺嘌呤脱氧核苷酸。
（3）从图甲的平面结构可以看出，DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。
（4）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：
A与T配对，G与C配对。
（5）根据图甲可以判断：
组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。
答案：
（1）平面 立体（或空间）
（2）一条脱氧核苷酸单链片段 腺嘌呤脱氧核苷酸 （3）脱氧核糖 磷酸 （4）氢键 A（腺嘌呤） T（胸腺嘧啶） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶） （5）相反平行 双螺旋
[课时作业]
一、选择题
1．脱氧核苷酸的正确组成图示应为图中的（ ）
解析：
选D。
碱基应该连接在脱氧核糖的第1号碳原子上，磷酸连接在脱氧核糖的第5号碳原子上，只有D项连接正确。
2．DNA的基本单位种类是由下列哪项决定的（ ）
A．磷酸 B．脱氧核糖
C．碱基D．元素
解析：
选C。
DNA的组成单位是脱氧核苷酸，4种不同的碱基，A、T、G、C决定了有4种不同的脱氧核苷酸。
3．DNA指纹技术是法医物证学上进行个人认定的主要方法，DNA“指纹”是指DNA的（ ）
A．双螺旋结构
B．磷酸和脱氧核糖的排列顺序
C．碱基互补配对原则
D．脱氧核苷酸的排列顺序
答案：
D
4．由1对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有1个腺嘌呤，则它的其他组成成分应是（ ）
A．3个磷酸、3个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶
B．2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胞嘧啶
C．2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶
D．2个磷酸、2个脱氧核糖和1个尿嘧啶
解析：
选C。
根据碱基互补配对原则，A＝T、C＝G，则这一对氢键连接的脱氧核苷酸可表示为
，可见它的其他组成应是2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶。
5．在利用猕猴桃进行“DNA粗提取与鉴定”实验中，相关操作正确的是（ ）
A．直接向剪碎的猕猴桃果肉组织中加入蒸馏水并搅拌，以释放核DNA
B．向猕猴桃果肉研磨液中加入适量的蒸馏水，以降低DNA酶活性
C．将猕猴桃果肉研磨液迅速加热到100℃，再冷却后过滤，可以获得DNA粗提物
D．向溶有粗提物的NaCl溶液中加入冷却的体积分数为95%的酒精，可以获得较纯净的DNA
解析：
选D。
从植物细胞中提取DNA，研磨时需加入洗涤剂和食盐；蒸馏水不影响DNA酶的活性；利用DNA和蛋白质耐热性的不同，一般温度控制在70～80℃。
二、非选择题
6．根据DNA分子结构模式图回答下列问题：
（1）写出①～⑥的名称：
①____________；②____________；③__________；④__________；⑤________；⑥________。
（2）分析这种结构的主要特点：
①构成DNA分子的两条链按________________盘旋成双螺旋结构。
②DNA分子的基本骨架由________________________________________________________________________而成。
③DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循________________原则。
（3）DNA分子中的碱基有________种，碱基间配对方式有________种。
解析：
（1）根据脱氧核苷酸的结构及碱基互补配对原则可依次推断出①～⑥的名称。
（2）根据DNA的立体结构可知，构成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，其外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接形成的基本骨架；内侧是通过氢键连接而成的碱基对，碱基对的形成严格遵循碱基互补配对原则。
（3）DNA分子中的碱基共有4种，碱基间配对方式共有2种，即A—T、G—C。
答案：
（1）胸腺嘧啶 胞嘧啶 腺嘌呤 鸟嘌呤
脱氧核糖 磷酸
（2）反向平行 脱氧核糖与磷酸交替连接 氢键 碱基互补配对 （3）4 2
7．已知多数生物的DNA分子是双链的，但也有个别生物的DNA分子是单链的。
有人从两种生物中提取出DNA分子，分析它们的碱基比例如下，请据表分析下列问题：
生物
A
T
C
G
甲
25
33
19
21
乙
31
31
19
19
（1）从生物________的碱基比例来看，它的DNA分子的结构应为____________链，是极少数病毒具有的。
（2）从生物________的碱基比例来看，它代表着大多数生物种类DNA分子的结构，其碱基构成特点为________________。
解析：
双链DNA分子的两条链之间由氢键相连，碱基之间的连接遵循碱基互补配对原则，即A等于T，G等于C，若A≠T，G≠C，则说明该DNA分子不是双链，而是单链。
答案：
（1）甲 单
（2）乙 A＝T，G＝C
8．实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
试管
序号
A
B
1
加2mol/L的NaCl溶液5mL
加2mol/L的NaCl溶液5mL
2
不加
加入提取的DNA丝状物并搅拌
3
加4mL二苯胺，混匀
加4mL二苯胺，混匀
4
沸水浴5min
沸水浴5min
实验现象
实验结论
（1）根据下图，完成表格空白处的实验内容。
（2）对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？
________________________________________________________________________。
（3）在沸水浴中加热的目的是________________________________________________________________________，
同时说明DNA对高温有较强的________。
（4）A试管在实验中的作用是________。
（5）B试管中溶液颜色的变化程度主要与________________________________________________________________________有关。
解析：
A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。
本实验强调反应条件是沸水浴加热5min，这样可加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
答案：
（1）溶液不变蓝色 溶液逐渐变蓝色 DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色
（2）溶液颜色基本不变 （3）加快颜色反应速度 耐受性 （4）对照 （5）加入试管中的DNA（丝状物）的多少
升级会员 