第一节遗传的物质基础二 DNA分子的结构和复制

作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/29 8:31:35阅读：nyq

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教学建议

重难点分析

1．DNA分子结构的重难点分析

　　（1）碱基互补配对原则是本段内容的教学重点，它是 DNA结构、 DNA复制以及 DNA控制蛋白质合成过程中遵循的重要原则，是分析有关DNA题目的重要依据。

　　（2）DNA分子的双螺旋结构是本段内容的教学重点和难点：

　　①DNA分子的双螺旋结构是学生理解遗传学理论的知识基础；

　　②DNA独特的双螺旋结构保证了DNA具有多样性、特异性、稳定性的特征，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的结构基础。

　　（3）利用教学课件进行碱基配对的模拟实验和由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基构建DNA分子平面结构模式图是另一教学难点，原因有二：

　　①学生计算机操作能力不同；

　　②实验中涉及一些学生未接触的化学知识，从而使学生对实验的理解和分析上有一定的难度。

2．DN A分子复制的重难点分析

　　（1）DNA分子的复制过程是本段内容的教学重点：

　　DN A分子复制是DN A的主要功能之一，它是细胞分裂知识的延续，是理解遗传意义的分子基础。在细胞增殖周期的一定阶段，DNA发生精确复制，随之以染色体为单位将复制的DNA平均分配到两个子细胞中去，保证遗传的稳定；同时它又是后面学习基因突变和现代生物进化理论的知识基础，DNA复制过程中的差错导致遗传信息改变，使生物发生变异。从进化角度看，DNA的不断变化发展，推动生物的进化。

　　（2）DNA分子的半保留复制方式是本段内容的教学难点：

　　DNA分子的半保留复制保证了DNA的精确拷贝，保证了遗传物质的稳定性。复制的精确性依赖于DNA的双螺旋结构和碱基互补配对原则，DNA的双螺旋结构为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则保证了亲代DNA分子的每条链都含有合成它互补链所必需的全部信息，所以DNA的两条母链均可作为模板合成子链，且母链与互补子链形成子代DNA，完成半保留复制。由于DNA的半保留复制，亲代DNA虽经多代复制，它的两条母链仍存于后代而不会消失，这是解答DNA复制有关计算的关键。

关于“DNA分子的结构”的分析

1．化学组成：

　　DNA分子是由很多个脱氧核苷酸聚合而成的长链，脱氧核苷酸共分4种，见下图。

　　2．结构特点

　　DNA的空间结构即双螺旋结构有三个特点：

　　①从总体上看，是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，成为规则的双螺旋结构。

　　②脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架排列在外侧，碱基在内侧。

　　③内部：连接两条链的碱基通过氢键形成碱基对，配对遵循碱基互补配对规律：A一定与T配对，C一定与G配对。

关于“DNA分子的特性”的分析

　　DNA分子具有三个特性：多样性、特异性及稳定性。

　　①多样性：

　　DNA分子结构的多样性是指组成的DNA的碱基对的排列方式是多种多样的，可总结为种碱基对的排列方式，例如，一个具有1000个碱基对的DNA所携带的遗传信息是种。而且不同的DNA分子其碱基对的数量也不尽相同，这样就构成了DNA分子的多样性。

　　②特异性

　　不同的DNA分子由于碱基对的排列顺序存在着差异，因此，每一个DNA分子的碱基对都有其特定的排列顺序，这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息，从而使DNA分子具有特异性。

　　假设一个DNA分子中的一条多核苷酸链有100个4种不同的碱基，它们的可能排列方式就是一个非常巨大的数字”。那么这个“非常巨大的数字”是多少？

　　如下面的示意图，表示DNA分子的一条链由l00个脱氧核苷酸通过一定的化学健相互连接而成。

　　图中每一方框表示一个脱氧核苷酸。已知组成DNA的脱氧核苷酸有4种，分别含有A、G、T、C四种碱基。链中每一方框处都有可能是四种脱氧核苷酸中的任意一种，取其所含碱基代替，即有可能为A或G或T或C等四种排列方式。根据乘法原理，由于方框均可重复选择4种碱基中的任何一种，因而100个方框中碱基的排列方式有：

种

　　即由100个核苷酸组成的单链DNA分子中，碱基的排列顺序就有种。

　　令，两边同时取对数，

　　则：查反对数表可知：，该数为61位数。

　　在这个DNA分子的一条链中，脱氧核苷酸的排列顺序可以有种。也就是说这个DNA分子蕴藏了种遗传信息。

　　③稳定性：

　　DNA分子结构的稳定性体现在：一是分子骨架中脱氧核糖和磷酸的交替排列方式固定不变；二是每个DNA分子具有稳定的双螺旋结构，将易分解的含氮碱基排列在内侧；三是两条链间碱基互补配对原则严格不变。

　　DNA分子的双螺旋结构能保持相对稳定，原因有以下三点：其一，是DNA分子双螺旋结构的内侧，通过氢键形成的碱基对，使两条脱氧核苷酸长链稳固地并联起来。其二，是碱基对之间纵向的相互作用力也进一步加固了DNA分子的稳定性。各个碱基对之间的这种纵向的相互作用力叫做碱基堆积力，它是芳香族碱基π电子间的相互作用引起的。现在普遍认为碱基堆积力是稳定DNA结构的最重要的因素。其三，双螺旋外侧负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子之间形成的离子键，可以减少双链间的静电斥力，因而对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。

关于“RNA的种类及分子结构”的分析

　　RNA分子是由A、G、C、U 4种核苷酸连接而成的多核苷酸单链。在细胞里，RNA由于部位和功能的不同，分为3种类型，它们的结构也有所不同。

　　①信使RNA（mRNA）：是单链结构，它是以DNA双链中的一条链为模板，在细胞核内合成，然后进入细胞质。由于它传达了DNA上的遗传信息，所以叫做信使RNA。

　　②转运（或转移）RNA（tRNA）：这是分子量较小的RNA，它基本上也是单链，但是常常部分地扭曲成双链螺旋状，它的平面形状如三叶草（一种豆科植物）的叶。