1、第第 6 课时课时 DNA 贮存遗传信息贮存遗传信息() 目标导读 1.通过实验，学会 DNA 的粗提取与鉴定的方法。2.结合教材图文，概述 DNA 分子双螺旋结构的主要特点。3.阐明 RNA 的分子结构，比较 DNA 分子和 RNA 分子结构的 异同。 重难点击 1.DNA 的粗提取与鉴定。2.DNA 分子的双螺旋结构特点。 一 DNA 的粗提取与鉴定 要想探明 DNA 的功能、了解 DNA 的结构特性，必须首先把 DNA 分子从细胞中分离出来。 阅读教材 P23P24，完善下面的 DNA 粗提取与鉴定的实验过程并思考： 1材料用具 香蕉或菜花；氯化钠或食盐，餐具洗涤液或洗衣粉(皂)液；95
2、%的乙醇或普通白酒(酒精浓度 为 60%)，生理盐水，二苯胺试剂；天平，研钵，量筒，纱布，烧杯，试管，玻璃棒，酒精灯， 石棉网，试管夹。 2实验原理 (1)洗涤液中含有十二烷基硫酸钠和碱，它们可使细胞膜破裂， 蛋白质变性， 使蛋白质与 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 沸水浴 蓝色(DNA 鉴定) 3实验步骤 (1)研碎细胞(细胞释放 DNA)：将 30 g 香蕉切碎，放入研钵中，加入 2 g 氯化钠研磨直至成半 流体状。 (2)蛋白质与 DNA 分离： 向研钵中加入 10 mL 蒸馏水或凉开水搅拌，
3、 然后加入 10 mL 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 10 mL 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 5 mL 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 4 mL 的二苯胺，混匀后，放入沸水中加热 5 min。 (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。 4实验结果 加入 DNA 的试管变蓝色，未加入 DNA 的试管不变蓝色。 5思考 (1)实验中为什么要把实验材料充分切碎？洗涤液的作用是什么？ 答案
4、 充分切碎是为了使研磨充分。洗涤液中含有十二烷基硫酸钠和碱，它们可使细胞膜破 裂，蛋白质变性，使蛋白质与 DNA 分离开。 (2)实验中为什么总是强调要轻轻搅拌，轻轻混匀？ 答案 以免破坏 DNA 分子。 (3)乙醇或白酒的作用是什么？ 答案 加入乙醇或白酒可使 DNA 从溶液中析出。 归纳提炼 1两次使用 NaCl 的原因 (1)书中步骤 1 加入 2 g NaCl 的目的是使研磨充分，破坏细胞结构，有利于 DNA 释放。 (2)书中步骤 4 中加入 5 mL 的生理盐水，是因为 DNA 易溶于 NaCl 溶液中。 2获取较纯净 DNA 的关键步骤 (1)研磨要充分，获取较多 DNA。 (2
5、)加入洗涤液，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。 活学活用 1下列关于 DNA 的粗提取与鉴定的实验叙述中，不正确的是( ) A乙醇的作用是析出 DNA，因为 DNA 不溶于酒精 B加入二苯胺后要沸水加热 C洗涤液中含有十二烷基硫酸钠和碱，它们可使细胞膜破裂 D对 DNA 进行鉴定时，无需设置两支试管 答案 D 解析 对 DNA 进行鉴定时，需要设置两支试管，形成对照。 二 DNA 分子的结构 如图为 DNA 分子的双螺旋结构模型，试完成相关内容。 1DNA 分子的结构 (1)写出图中各部分的
6、名称： 胸腺嘧啶(T)； 脱氧核糖； 磷酸； 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸； 碱基对； 腺嘌呤(A)； 鸟嘌呤(G)；胞嘧啶(C)。 (2)从图中可以看出，和 A 配对的一定是 T，和 G 配对的一定是 C，碱基对之间靠氢键连接。 其中 AT 之间是 2 个氢键， GC 之间是 3 个氢键。 因此 DNA 分子中 GC 含量越高， DNA 分子稳定性越高。 2双螺旋结构特点 (1)DNA 分子是由两条多核苷酸链构成的，这两条多核苷酸链按反向平行方式向右盘旋成双 螺旋结构。 (2)DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基对排列在内 侧。 (3)两条链上的碱基通过氢键连接成
7、碱基对。碱基配对的规律是：A 与 T 通过二个氢键配对， G 与 C 通过三个氢键配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。 归纳提炼 DNA 分子的结构 (1)基本组成元素：C、H、O、N、P 五种元素。 (2)基本组成单位：四种脱氧核糖核苷酸。 三者之间的连接方式如图所示： (3)DNA 单链：多核苷酸链。 每条链中，脱氧核糖核苷酸分子之间连接如图所示。 即一个脱氧核糖核苷酸分子中脱氧核糖上的 3 号碳原子与另一个脱氧核糖核苷酸中的磷酸通 过形成新的化学键(磷酸二酯键)相连。 (4)DNA 双链：两条多核苷酸长链以氢键相连。 两条单链之间的连接如图所示： 碱基之间的配对方式
8、有两种，如图所示，A 一定与 T 配对，G 一定与 C 配对。 配对的碱基之间以氢键相连，A 与 T 之间形成两个氢键，G 与 C 之间形成三个氢键。 配对的两个脱氧核糖核苷酸方向相反，尤其要注意脱氧核糖的位置。 (5)DNA 双螺旋结构 两条链反向平行。 外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列。 内部为碱基互补配对。 活学活用 2如图为 DNA 分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。请据图回答下列问题： (1)从主链上看， 两条单链_平行； 从碱基关系看， 两条单链上的_。 (2)_和_相间排列，构成了 DNA 分子的基本骨架。 (3)图中有_种碱基，_种碱基对。 (4)含有 200 个碱基的某 DN
9、A 片段中碱基间的氢键共有 260 个。请回答： 该 DNA 片段中共有腺嘌呤_个，C 和 G 构成的碱基对共_对。 在 DNA 分子稳定性的比较中，_碱基对的比例越高，DNA 分子稳定性越高。 问题导析 (1)DNA 分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，在外侧脱氧核糖和磷酸 交替连接，构成基本骨架。 (2)DNA 分子中含有 200 个碱基，也就是 100 个碱基对，如果碱基对之间全为两个氢键，则 氢键个数应为 200 个，实际氢键个数为 260 个，多出 60 个，应为 GC 碱基对的个数。 答案 (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)40 60 G 与
10、 C 解析 (1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对 原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成 DNA 分子的基本骨架。(3)图中涉及到 4 种碱基， 4 种碱基之间的配对方式有两种， 但碱基对的种类有 4 种， 即 AT、 TA、 GC、 CG。(4)假设该 DNA 片段只有 A、T 两种碱基，则 200 个碱基，100 个碱基对，含有 200 个氢键，而实际上有 260 个氢键，即 GC 或 CG 碱基对共 60 个，所以该 DNA 中腺嘌呤 数为：(200260)/240(个)。C 和 G 共 60 对，由于 G 与 C 之间有三个氢键，A
11、 与 T 之间 有两个氢键，因此，G 与 C 构成的碱基对的比例越高，DNA 分子稳定性就越高。 三 RNA 分子的结构 根据上述对 DNA 分子结构的学习，阅读教材，试分析 RNA 分子的结构特点。 RNA 也是由许多核苷酸聚合而成的多聚体， 也是长链大分子， 但与 DNA 有明显的不同之处。 1RNA 通常是单链，有些区域也会形成双链结构。 2基本单位：核糖核苷酸 图中构成核苷酸的是核糖，而不是脱氧核糖；RNA 含有的 4 种碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)，尿嘧啶与腺嘌呤通过氢键配对。 3有的 RNA 还具有酶的催化功能，能够对 RNA 自身的特定序列进行自
12、我剪接，被称为核 酶。 归纳提炼 1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。 2研究 DNA 往往标记胸腺嘧啶(T)，而研究 RNA 往往标记尿嘧啶(U)。 3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。 活学活用 3已知多数生物的 DNA 是双链结构，也有个别生物的 DNA 是单链的。有人从三种生物中 提取核酸，经分析它们的碱基比例如表： 生物 A G U T
13、 C 甲 25 24 0 32 19 乙 23 25 27 0 25 丙 31 19 0 31 19 据表分析可知： (1)丙是_，它代表大多数生物种类 DNA 分子的结构。 (2)从_生物提取的核酸为 RNA。 (3)_为单链的 DNA。 答案 (1)双链 DNA (2)乙 (3)甲 解析 丙中含碱基 T，且 AT，CG，因此是双链 DNA；乙中有 U，因此为 RNA；甲含 碱基 T，但 A 与 T、C 与 G 不互补存在，因此为单链 DNA。 1鉴定 DNA 所用的试剂、条件及所产生的颜色依次是( ) A斐林试剂、沸水浴加热、蓝色 B二苯胺、沸水浴加热、砖红色 C斐林试剂、不加热、砖红色
14、D二苯胺、沸水浴加热、蓝色 答案 D 解析 二苯胺是鉴定 DNA 的试剂，在鉴定时需进行沸水浴加热，发生的颜色反应为蓝色。 2组成 DNA 结构的基本成分是( ) 核糖 脱氧核糖 磷酸 腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 胸腺嘧啶 尿嘧啶 A B C D 答案 C 解析 组成 DNA 的基本结构单位是脱氧核糖核苷酸，每个脱氧核糖核苷酸是由一分子脱氧 核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成的。组成 DNA 的含氮碱基有 A、T、G、C 四种。 3下列能正确表示 DNA 片段示意图的是( ) 答案 D 解析 DNA 中存在 T，不存在 U，可排除 A 选项；DNA 分子的两条链是反向平行的，而不 是 B 选项中
15、同向的(依据两条链中脱氧核糖分析)；A 与 T 之间形成两个氢键，G 与 C 之间形 成三个氢键，可排除 C 选项。 4DNA 鉴定实验中，进行了如下操作： 试管 序号 A B 1 加 2 mol/L 的 NaCl 溶液 5 mL 加 2 mol/L 的 NaCl 溶液 5 mL 2 不加 加入提取的DNA丝状物并搅拌 3 加 4 mL 二苯胺，混匀 加 4 mL 二苯胺，混匀 4 沸水浴 5 min 沸水浴 5 min 实验现象 实验结论 (1)根据右图，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。 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 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 5 min，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。
