實(shí)驗(yàn)四---制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

實(shí)驗(yàn)四 制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型實(shí)驗(yàn)原理DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)由 脫氧多核苷酸鏈組成。雙螺旋結(jié)構(gòu)外側(cè)的每條長(zhǎng)鏈，是由脫氧核糖與磷酸交互連接形成的，兩條長(zhǎng)鏈以反向平行方式向右盤繞成雙螺旋，螺旋直徑為2nm，螺距為3.4 nm；兩條長(zhǎng)鏈上對(duì)應(yīng)堿基以 連接成對(duì)，對(duì)應(yīng)堿基的互補(bǔ)關(guān)系為： ，堿基對(duì)位于雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，每個(gè)螺距有10對(duì)堿基，兩個(gè)相鄰堿基對(duì)平面的垂直距離為0.34 nm。目的要求通過(guò)制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，深入理解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程一、材料用具硬塑方框2個(gè)(長(zhǎng)約10cm)，細(xì)鐵絲2根(長(zhǎng)約0.5m)，球形塑料片(代表磷酸)，雙層五邊形塑料片(代表脫氧核糖)，四種不同顏色的長(zhǎng)方形塑料片(代表四種不同堿基)，粗鐵絲2根(長(zhǎng)約10cm)，代替氫鍵的連接物（如訂書釘）。二、方法步驟1取一個(gè)硬塑方框，在硬塑方框一側(cè)的兩端各拴上一條長(zhǎng)0.5m的鐵絲。2將一個(gè)剪好的球形塑料片(代表 )和一個(gè)長(zhǎng)方形塑料片(四種不同顏色的長(zhǎng)方形塑料片分別代表四種不同的 )，分別用訂書釘連接在一個(gè)剪好的五邊形塑料片(代表 )上，制成一個(gè)個(gè)含有不同堿基的脫氧核苷酸模型。3將12個(gè)制成的脫氧核苷酸模型，按堿基(從上到下)GAAAGCCAGTAT的順序依次穿在一條長(zhǎng)細(xì)鐵絲上。按同樣方法制作好DNA的另一條鏈(注意堿基的順序及脫氧核苷酸的方向)，用訂書釘將兩條鏈之間的 連接好。4將兩條鐵絲的末端分別拴到另一個(gè)硬塑方框一側(cè)的兩端，并在所制模型的背側(cè)用兩根較粗的鐵絲加固。雙手分別提起硬塑方框，拉直雙鏈，旋轉(zhuǎn)一下，即可得到一個(gè)DNA分子的 模型。三、結(jié)果記錄由每小組選一個(gè)代表介紹本小組的作品并說(shuō)明DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 老師與其他同學(xué)給予評(píng)價(jià)和記錄，并評(píng)選出最優(yōu)秀的制作小組。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA分子具有特殊的空間結(jié)構(gòu) 規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：(1) (2) (3) 五、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)所制作的模型與你的預(yù)期相吻合嗎？如果不吻合，你認(rèn)為是什么原因造成的？誤區(qū)警示本實(shí)驗(yàn)制作過(guò)程中的注意事項(xiàng)：(1)制作“脫氧核苷酸模型”：按照每個(gè)脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)組成，挑選模型零件，組裝成若干個(gè)脫氧核苷酸。(2)制作“多核苷酸長(zhǎng)鏈模型”：按照一定的堿基排列順序，將若干個(gè)脫氧核苷酸依次穿起來(lái)，組成條多核苷酸長(zhǎng)鏈。在組裝另一條多核苷酸長(zhǎng)鏈時(shí)，方法相同，但要注意兩點(diǎn)：是兩條長(zhǎng)鏈的單核苷酸數(shù)目必須相同；二是兩條長(zhǎng)鏈并排時(shí)，必須保證堿基之間能夠相互配對(duì)，不能隨意組裝。這是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵所在。(3)制作DNA分子平面結(jié)構(gòu)模型：按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，將兩條多核苷酸長(zhǎng)鏈互相連接起來(lái)。(4)制作DNA分子的立體結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))：把DNA分子平面結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一下，即可得到一個(gè)DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。問(wèn)題探究一、問(wèn)題思考1.作為遺傳物質(zhì)，應(yīng)該儲(chǔ)存有大量的遺傳信息。DNA只含有四種脫氧核苷酸，它是怎樣儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息的？2.作為遺傳物質(zhì)，應(yīng)該能夠精確地復(fù)制自己。設(shè)想一下，DNA分子是如何復(fù)制自己的？二、探究創(chuàng)新制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的材料很多，可以根據(jù)實(shí)際情況因地制宜、就地取材，那么就請(qǐng)你替一所農(nóng)村中學(xué)設(shè)計(jì)一套制作方案。鞏固練習(xí)1.決定DNA分子具有特異性的因素是 ( )A 兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核苷酸與磷酸的交替排列的順序是穩(wěn)定不變的B 嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則C 構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸只有四種D 每個(gè)DNA分子都有特定的堿基排列順序2從DNA的組成成分的分析表明下列的堿基相關(guān)比值中，可變的是 ( )AA/T B.G/C C.(A+T)/(G+C) D.(A+G)/(T+C)3從各種DNA分子的結(jié)構(gòu)來(lái)看，有一個(gè)明顯的共同特點(diǎn)是 ( )A.兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與磷酸交互排列的順序是穩(wěn)定不變的，與長(zhǎng)鏈相聯(lián)系的堿基對(duì)的排列順序也是穩(wěn)定不變的B.兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與磷酸交互排列的順序以及與長(zhǎng)鏈相聯(lián)系的堿基對(duì)的排列順序都是千變?nèi)f化的C.兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與磷酸交互排列的順序是千變?nèi)f化的，與長(zhǎng)鏈相聯(lián)系的堿基對(duì)的排列順序是穩(wěn)定不變的D.兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與磷酸交互排列的順序是穩(wěn)定不變的，與長(zhǎng)鏈相聯(lián)系的堿基對(duì)的排列順序是千變?nèi)f化的4.下圖是DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，請(qǐng)根據(jù)圖回答下列問(wèn)題（1）組成DNA的基本單位是 ，這是由 、 和 所組成，其中 共四種，其中 是DNA所特有的。（2）DNA分子長(zhǎng)鏈的基本骨架是由 和 組成，位于外側(cè)，兩條鏈之間有許多橫檔，每個(gè)橫檔是兩個(gè) 通過(guò) 連接起來(lái)形成 。答案實(shí)驗(yàn)原理兩條 氫鍵 AT、CG（TA、GC）實(shí)驗(yàn)過(guò)程二、2. 磷酸 堿基 脫氧核糖 3. 互補(bǔ)堿基 4. 雙螺旋結(jié)構(gòu)三、DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成。DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)；堿基排列在內(nèi)側(cè)，有四種（A、T、G、C）。DNA分子兩條鏈上的堿基按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則兩兩配對(duì)，并且以氫鍵連接。（根據(jù)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，評(píng)選出最優(yōu)秀的制作小組）四、(1)DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成。(2)DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。(3)DNA分子兩條鏈上的堿基按照互補(bǔ)配對(duì)原則兩兩配對(duì)，并且以氫鍵連接。五、吻合。如果不吻合，可能的原因有：組裝的脫氧核苷酸，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)錯(cuò)誤，但沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)。沒(méi)有按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，將兩條多核苷酸長(zhǎng)鏈互相連接，而是隨意連接。制作模型時(shí)不認(rèn)真，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟不熟悉，等等。問(wèn)題探究一、1.DNA雖然只含有四種脫氧核苷酸，但是堿基對(duì)的排列順序卻是千變?nèi)f化的。堿基對(duì)千變?nèi)f化的排列順序使DNA儲(chǔ)存了大量的遺傳信息2.把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)，然后以解開(kāi)的每一段母鏈為模板，以4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各形成一個(gè)新的DNA分子，這樣，復(fù)制結(jié)束后，一個(gè)DNA分子就形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子。二、就農(nóng)村中學(xué)而言，只要取麥稈、細(xì)高粱稈、薏米、細(xì)繩、牙簽即可。將麥稈剪成等長(zhǎng)，染上4種不同的顏色，分別代表4種不同的堿基。高粱稈去皮留芯，剪成小塊，代表脫氧核糖。薏米代表磷酸。用兩條等長(zhǎng)的細(xì)繩將高粱稈芯和薏米交替穿上，再用牙簽穿好上色的麥稈(代表互補(bǔ)配對(duì)的堿基)，將牙簽的兩端分別插入兩條細(xì)繩穿起的相應(yīng)高粱稈芯