DNA分子范文

DNA分子范文（精选12篇）

DNA分子 第1篇

一、教学设计的基本理念

精心设计教学环节, 设计问题串, 组织探究活动, 整个教学过程以学生活动为主体, 让学生在学习的过程中自然地了解DNA双螺旋结构模型的基本内容, 同时体会科学发展史中蕴含的科学方法和科学思想, 达到在探究活动中获得知识的教学目标。

二、教学设计的实施

教学设计的实施:

1. 把教材中的小栏目等改编为概念探究的问题情境, 引入新课

首先以学生比较熟悉的北京中关村高科技园区DNA雕塑图引入, 可以拉近学生与DNA的距离, 引起他们的兴趣。

2. 阅读“DNA发现史”, 初步形成DNA分子结构基本概念

课本的科学史料“DNA的发现之路”, 是教师进行探究性教学可以借助的重要教学资源之一。探究的问题情境有:

(1) 沃森和克里克利用了他人的哪些经验和科学成果?他们在建构模型的过程中出现过哪些错误?他们是如何纠正这些错误的?

(2) 沃森和克里克默契配合, 发现了DNA双螺旋结构的过程, 作为科学家合作研究的典范, 在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给了你哪些启示?

(3) 根据史料能否绘出DNA分子平面图?

3. 提供感性材料, 使抽象的概念具体化

概念是抽象的, 概念的获得有赖于对事物的感性认识。出示DNA模型, 进一步构建DNA双分子结构概念, 探究的问题有:

(1) 观察DNA由几条链构成?这两条链的位置关系如何?它们的方向一致吗?DNA具有怎样的立体结构?

(2) DNA的基本骨架由哪些物质构成?分别位于DNA的什么部位?

(3) 什么是碱基互补配对原则?碱基对位于DNA的什么位置?

(4) 脱氧核苷酸的三个组成成分是怎样连接起来的?脱氧核苷酸之间是如何连接的?

4. 学科间的交流:用数学语言交流和验证概念

(1) 双链DNA分子中, 所有的嘌呤之和与所有的嘧啶之和有什么关系?你可以用什么方式表示这种关系?

(2) 对于DNA的单链, 这种关系成立吗?为什么?

(3) 不同的双链DNA分子中, (A+T) / (G+C) 或 (A+C) (/T+G) 的值恒定吗?

5.归纳总结, 比较相关概念

将DNA分子结构用一、二、三、四、五表示:

一种结构:双螺旋结构;二条链:反相平行;三种基本组成物质:含氮碱基、磷酸、脱氧核糖;四种碱基:A、T、C、G;五种元素:C、H、O、N、P。这样的总结可以将零散的知识系统化, 对相关知识概念进行对比复习, 达到对概念的正确理解和区分相近概念。

教学反思:

教学过程:开始以可见可感的事物, 打破神秘, 拉近抽象的DNA与学生的距离。课堂上以学生亲自体验模型建构的科学研究方法, 让学生自己发现问题、分析问题、解决问题, 培养生物学素养和分析解决问题的能力。

教学方法:

以“空间结构———平面结构———单链结构———基本单位”的顺序, 从立体到平面, 从大分子到组成单位, 从宏观到微观, 使学生逐步认识DNA分子空间结构、平面结构及化学组成, 以知识问题串衔接, 环环相扣, 使学生主动参与探究过程, 使抽象知识形象化, 提高课堂理解能力。

DNA分子的结构教学设计 第2篇

设计本节课，我改变教材中对DNA结构介绍的顺序，教材中是先介绍科学史中的研究成果，然后学生进行实验，理解DNA的结构，我认为这样容易造成科学知识和科学实验的割裂，使学生产生科学知识比较枯燥，实验只是对知识的验证的错误认识。事实上，实验是产生科学知识的源泉，因此，我把该实验分解，并通过让学生通过跟随科学家的研究历程制作DNA的结构模型，在学生的探究中发现科学家们曾遇到的问题，并积极思考如何解决问题，这样通过实验不仅促进对DNA结构的知识的学习和深入理解；同时能够学习到科学家善于捕获分析信息和严谨的思维品质及持之以恒的科研精神。在探究中学生也能准确地分析出现的问题并积极地涉及解决问题的办法，并且有许多同学的想法与科学家的想法不谋而合，这样缩短了科学研究与高中生之间的距离，借此激励学生勇敢的走上科学研究之路。

因此在教学中我觉得把DNA结构模型的制作的实验分解后，对学生理解脱氧核苷酸的结构和DNA的结构非常有益。学生在实践中能准确理解脱氧核苷酸是如何构成DNA双螺旋结构的，而且其中的碱基互补配对的原则，和数量关系以及DNA的排序等教学难点也能轻松的突破。课前准备：实验器材DNA分子模型，教学课件 教学过程：

一、DNA的研究 教师：1869年德国生物化学家米歇尔最早发现DNA这种化合物的存在。在之后的近一个世纪里，许多科学家进行了大量的研究和探讨，分析DNA的化学结构和组成，并努力探索这蕴涵生命奥秘的物质的结构，希望揭开DNA结构的神秘面纱。

请学生出示收集到的资料：1944年，发现的DNA（脱氧核糖核酸）可能携带遗传信息。1953年英国科学家沃森和克里克推断出DNA的双螺旋结构模型。

二、跟随科学家研究足迹，认识DNA的结构

教师：在沃森和克里克之前，人们已经认识了DNA的化学成分是由脱氧核苷酸组成，每分子的脱氧核苷酸又是由三个分子组成。

学生：是由一分子脱氧核糖、一分子含氮的碱基和一分子磷酸基组成。教师：看课件学习三个分子的化学结构，重点理解它们是如何形成脱氧核苷酸的。

脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起成为多核苷酸链。

教师：人们虽然已经知了DNA的化学成分，但是脱氧核糖、磷酸和四种碱基是如何组成多核苷酸链的，却一直未达成一致的意见。

学生活动：我们先试着把自己制作的四个脱氧核苷酸连成长链，找几个同学说明他的四个核苷酸是怎样排序的，并提示同学思考。你手边的四个四种核苷酸能排成多少种顺序？如果有足够的四种核苷酸仍旧排成4个核苷酸构成的链，排列方式应有多少种？如果用足够的四种脱氧核苷酸连成一条由4 000个脱氧核苷酸形成的一条脱氧核苷酸长链，那么，能形成多少种排序不同的脱氧核苷酸长链呢？

教师：这样可以蕴藏无穷信息的脱氧核苷酸长链到底是怎样组成DNA分子的呢？近百年来科学家没有找到能被人们公认的答案，当时有的知名科学家曾提出DNA的三链、四链模型，沃森和克里克也曾试图着做了三链结构，但都被科学界否定了。

直到富兰克林拍摄了一张DNA纤维B型照片，当沃森看到这张片子时激动得话也说不出来了，他的心怦怦直跳，因为从这张片子上完全可以断定DNA的结构是一个螺旋体。当沃森骑着自行车回到学校，进门的时候，他已打定了主意要亲自制作一个DNA双链模型。沃森认为，自然界中的事物，如机体内部的各种器官和细胞内的染色体都是成双成对的，DNA分子可能是一种双链结构。他的这种想法得到了克里克认可。于是他们两人便想尽办法用纸和铁丝制作模型。

教师：许多现代化的建筑为了节省空间都有一个螺旋形的楼梯。楼梯的支撑能否看作脱氧核糖和磷酸形成的链，即糖—磷酸—糖—磷酸—糖—磷酸„„好像一节一节的链一样。我们不妨大胆想象一下，怎样搭建这个双链DNA模型呢？ 学生动手并讨论：我们两个人一组把你们的两段DNA链连成双链。同学们马上发现提出异议，在大多数同学之间的两条链无法连成合理的稳定的结构。

教师：在制作模型的过程中，沃森和克里克当时也遇到同样的问题，他们无法把碱基放到模型中他们任意选择的位置上，这些碱基不得不用一种特殊的方式连在一起。每一个梯级必须由两个碱基组成。问题在于嘌呤是长的，而嘧啶是短的。如果把这两个“长”的连接起来，那么做出来的梯级就太宽，不适合这个楼梯扶手的两个链之间的空间。在另一头，如果把两个“短”的连接在一起，其结果是梯级又太狭窄，同样无法布满两个扶手之间的空间。可是天然形成的结构总是十分合理而完善的。

学生朗读教材内容：1952年春天，奥地利的著名生物化学家查哥夫访问了剑桥大学，沃森和克里克从他那里得到了一个重要的信息：A的量等于T的量，G的量等于C的量。于是沃森和克里克又兴奋起来，让A（“长”的）必须和T（“短”的）连接，G（“长”的）必须和C（“短”的）连接，这样便能做成一个结构很牢固很平衡的螺旋体。内部的碱基间严格遵循碱基互补配对原则：一条链上有碱基A，另一条链必有碱基T与其配对，一条链上有碱基C，另一条链上必有碱基G与其配对；碱基间通过氢键连在一起。之后的研究中我们了解到A与T有两个氢键，G与C有三个氢键。学生活动：下面我们八人一组，要求一些组之间互换一些种类脱氧核苷酸对，然后把你们的核苷酸重新按着碱基互补配对的原则组合在一起形成双链，制作成DNA的平面结构。展示一下各组制作的DNA平面结构，检查有无连接错误并给与正确的评价。教师：在制作过程中同学们有没有发现碱基数量或脱氧核苷酸的数量有什么规律？

学生思考后作答：在双链DNA分子中，因为碱基互补配对，有A=T，C=G；同时使嘧啶碱基的总数与嘌呤碱基的总数相等即A＋G＝C＋T。这可作为判断单、双链DNA的基本依据。

教师：我们每组计算本组制作的DNA分子片段的（A＋T）／（G＋C）的比值是多少，比较不同小组该比值，不同小组所得的DNA中的该比值有差异。由此我们可以得出什么结论呢？

学生总结：不同的DNA分子中AT对和GC对的比例不同。

教师：如果某段DNA分子由4 000个脱氧核苷酸对组成，其DNA分子的排列顺序有多少种？

学生总结：44000种（有学生会问）为什么不是48000种？

学生总结：因为碱基互补配对，所以一条链的碱基排序决定另一条链的排序，因而只要计算其中一侧链的种类即可。

三、建立DNA的空间模型 教师：我们知道化学原子的化学建是向空间延展的，不是平面的。那么DNA的空间结构是什么样的呢？沃森和克里克在将DNA模型与拍摄的X射线照片比较时，发现两者完全相符。

教师：下面我们用我们制作的DNA分子的平面结构，表现一下DNA分子的立体结构是有规则的双螺旋结构。（出示课件中DNA双螺旋立体结构结构模型）

学生总结：请同学概括DNA双螺旋结构的特点：外侧是磷酸和脱氧核糖交替排列，内部是以碱基互补配对原则形成的碱基对。

老师补充：在DNA分子的双链螺旋结构中：①共有四种碱基对：AT对、TA对、GC对、CG对。②一般DNA每螺旋一周要绕过10对碱基，在一对脱氧核苷酸之间的长度为2 nm，相邻两对碱基之间的距离为0.34 nm，一个螺旋为3.4 nm。这些都体现出DNA结构的稳定性。这样的螺旋结构对链上的脱氧核苷酸顺序无任何限制。因此，DNA分子中的脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。这样千变万化的顺序决定了生物界的多样性。人类中找不到两个人的指纹完全相同就在于此。

DNA分子的相关计算疑难突破 第3篇

DNA分子的相关计算，涉及到DNA的结构、DNA的复制、基因的表达三种类型。本文分类归纳计算的技巧方法，详解如下：

类型一：考查DNA结构的相关计算

例1在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是（ ）

①脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m

②碱基之间的氢键数为

③一个链中A+T的数量为n

④G的数量为m-n

A. ①②③④ B. ②③④ C. ③④ D. ①②③

思路解析：①的等量关系容易判断；对于②，须知G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为：2n+3×=；③因A+T的总量为2n，故一条链中的A+T的数量应为n；④中计算G的数量有误，应为=-n。

答案：D

绿色通道：熟练运用碱基互配对原则（即A=T，G=C）及其变形公式，是有效解决本类的的关键。

变式训练 双链DNA分子中，C占38%，其中一条链中的T占5%，那么另一条链中T占该单链的…（ ）

A. 76%B. 5%C. 19%D. 38%

思路解析：假设DNA分子每条链中含有100个碱基，则此双链DNA分子中共有76（38%×200）个C总，则C总+G总=76+76=152。又由于T1=5%×100=5。则T1+A2（因为T1=A2）=5+5=10，则T2+A1=200-152-10=38，又由于T2=A1，则T2=19，占此链的19/100=19%。

答案：C

类型二：考查DNA复制的相关计算

例2 某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为（ ）

A. 7（a-m）B. 8（a-m）C. 7（a-m）D. 8（2a-m）

思路解析：本题考查半保留复制的实质及碱基互补配对原则的应用能力。首先求出亲代DNA分子中所含的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数。由碱基互补配对原则可知，亲代DNA分子中A=T，C=G=m个，所以A+T=a-2m个， T=a/2-m。再求DNA复制3次共合成的子链数。DNA复制3次共形成23个DNA分子，共有16条脱氧核苷酸链，因其中有两条是亲代DNA分子的母链，因此DNA复制3次共合成了14条子链，构成7个DNA分子。因子代DNA分子与亲代DNA分子的结构完全一样，所以DNA复制3次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为7（a/2-m）。

答案：C

黑色陷阱：解题思路混乱是本题失分的主要原因；对DNA分子的复制过程及DNA分子中各种碱基的相互关系这些基础知识一知半解也是本题失分的原因。

变式训练用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子∶a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是（ ）

思路解析：假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们呈现的比例为D图所示。

答案：D

类型三：考查基因的表达相关计算

例3 已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（ ） A. 12B. 24C. 18D. 30

思路解析：mRNA是以DNA的一条链为模板转录而成的单链。mRNA中C+U=30-12=18；转录mRNA的DNA片段应为双链结构，且A=T，G=C；DNA一条链上C+T=18，另一条链上C+T=12，所以转录的DNA片段中C+T=30。

答案：D

绿色通道：本题可用另一种方法解决：mRNA有30个碱基，转录形成mRNA的DNA分子应有60个碱基。碱基配对原则为A=T，G=C即A+G=T+C。所以该DNA分子中应有C和T的个数是30个。

变式训练1某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的相对分子质量是（ ）

A. ab-6b+18nB. ab-6b

C. （b-a）×18D. ab-（b-n）18

思路解析：因为控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，所以，依此基因转录出的mRNA有b/3个密码子，也就是有b/3个氨基酸。根据蛋白质相对分子质量的计算公式，则该蛋白质的相对分子质量为：ab/3-（b/3- n）×18。

答案：D

变式训练2 若一段信使RNA有60个碱基，其中A有a个，G有b个，那么，转录这段信使RNA分子的DNA分子片段中，A和C的个数一共有（ ）

A. a+b个B. （a+b）/2个

C. 40个D. 60个

思路解析：转录含有60个碱基的信使RNA分子的DNA分子片段中含有120个碱基，而在一段双链DNA中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，据此可知A和C的个数一共有60个。

答案：D

变式训练 3 双链DNA分子中，C占38%，其中一条链中的T占5%，那么另一条链中T占该单链的（ ）

A. 76%B. 5%C. 19%D. 38%

思路解析：假设DNA分子每条链中含有100个碱基，则此双链DNA分子中共有76（38%×200）个C总，则C总+G总=76+76=152。又由于T1=5%×100=5。则T1+A2（因为T1=A2）=5+5=10，则T2+A1=200-152-10=38，又由于T2=A1，则T2=19，占此链的19/100=19%。

DNA分子 第4篇

“DNA分子的结构”是高中新课程生物必修二第3章第2节的内容,它在教材中有着承前启后的作用。本节课与必修一的“核酸”“细胞增殖”等内容相联系,与此同时,它既对前一节“DNA是主要的遗 传物质”的内 容进行更进一步的 说明,使学生加 深了对遗 传物质的 理解,又为之后学习“DNA分子的复制”“基因表达”等 内容进行必要的铺垫,所以说本节课是高中生物教学的重要内容之一。

在新课标下,教材并没有直接阐述DNA分子的结构特点,而是以科学家研究DNA分子结构的历程为主线(其中主要是以沃森及克里克两位 科学家构 建DNA分子结构模型的故事为主线),逐步向学生提供科学家探索DNA分子结构的背景资料,让学生边分析DNA分子结构特点边逐步构建模型、修正模型。学生在建立模型的探索与发现中,体会模型构建方法及其在科学研究中的意义。

二、教学目标

1.知识目标:通过 DNA 分子双螺旋结构模型的构建历程概述 DNA 分子结构的主要特点。

2.技能目标:尝试构建DNA分子物理模型;体验科学家构建DNA分子双螺旋结构的过程,领悟模型构建方法。

3.情感态度与价值观目标:认同合作、锲 而不舍的精神及勇于承认错误的优良品质在科学研究中的重要性。

三、教学过程

1.创设情境,导入新课

展示“北京中关村高科技园区的DNA雕塑”图片,让学生回答:这是什么?为什么可 以作为高 科技的标志?举例说明DNA在生产生活中的应用。(如刑侦)它的这项功能又是以什么作为基础的呢?引出本节课的主题:DNA分子的结构。

2.展示模型构建历程的背景资料,让学生认识到模型方法的重要作用

简介20世纪30年代科学界进行DNA结构的探索背景,让学生初步认识沃森、克里克等科学家。给 出沃森在《双螺旋———发现DNA结构的故事》一书中的一段话:“鲍林发现的研究方法是什么?通过分析沃森、克里克在研究DNA结构时对模型方法的选择,发现α螺旋并不是仅仅靠研究X射线衍射图谱,其主要方法是探讨原子之间的相互关系。不用纸和笔,他的主要工具是一组分子模型。这些模型表面上看与学龄前儿童的玩具非常相似……用同样的方法解决DNA的问题!我们只要制作一组分子模型,开始摆弄起来就行了。”让学生探讨:鲍林带给沃森什么样的灵感?沃森等科学家在揭示DNA结构的过程中,采用的研 究方法是 什么?通过分析沃森在研究DNA结构时对模型方法的选择学引出模型建构法,同时让学生认识到模型方法在科学研究中的重要作用。

3.回顾旧知,构建 DNA 单体的模型

帮助学生回顾已有的DNA的相关知识,引导学生回答DNA的基本结构单位、每个结构单位由哪几部分构成。之后,向学生提供实验材料,小组合作完成“磷酸→脱氧核糖→碱基→脱氧核糖核苷酸”的模型构建。

实验材料:五边形脱氧核糖,圆形磷酸基团,四种颜色、大小不同的长 方形 (代表四种 碱基,略长的代 表嘌呤,短的代表嘧啶)。

学生构建DNA单体的模型,可以让其感受由简单到复杂、由点到线再到面的模型构建过程,为形成DNA双螺旋结构模型的立体结构打下基础。

4.利用科学史创设问题情境,逐步构建 DNA 双螺旋结构模型

从DNA双螺旋结构发现史中可以看出,每一个问题解决的背后,都隐藏着问题情境。教师要充分利用科学史中的一个个节点,创设问题情境,为模型的构建提供“支架”,引导学生逐步构建出DNA双螺旋结构模型。从威尔金斯和富兰克林提供DNA的X射线衍射图谱,到螺旋结构的确定,再到三股螺旋的DNA结构、初步双螺旋结构等,通过环环 相扣的问 题逐步地 引导构建 模型、完善模型。并用“关键问题”引导学生从DNA结构的表层进入DNA结构的实质,让其领悟模型方法的本质内涵。(如下表)

5.加深理解,构建 DNA 分子结构的概念模型

展示学生最终构建的DNA双螺旋模型,与沃森和克里克创建的DNA分子双螺旋结构模型及实物模型进行比较。同时引导学生思考以下问题:1.DNA分子由几条链构成?链的延伸方向如何?有怎样的立体结构?2.DNA的基本骨架由哪些物质组成?位于DNA链的什么部位?3.碱基位于DNA链的什么部位?碱基连接方式?碱基配对的规律?让学生参照模型独立思考,回答问题,总结DNA分子双螺旋结构的主要特点。

四、教学反思

本节课以构建和制作DNA分子双螺旋结构模型为核心,在科学史的资料分析过程中,用问题对学生进行引导,帮助其抓住构建DNA分子结构模型的要点,让学生“走上探究之路”———分步构建DNA分子双螺旋结构模型。每一步都以科学家的科学研究过程为指导,提出问题,逐步探究,让学生亲身体验,进行模型构建。教师作为教学的组织者和引导者,主要是创设情境,为学生搭建探究的台阶,让其在理论和实践的思维碰撞中获得知识,不断思考,主动参与 “DNA分子结构”的 学习过程。

摘要：以DNA分子结构模型的科学探究史为背景,通过创设连续的问题情境,让学生逐步构建DNA双螺旋结构物理模型,在建立物理模型的基础上进一步建立概念模型;让学生在不断发现问题和解决问题的过程中领悟模型方法的本质内涵,获得DNA分子结构的生物学概念。

DNA分子 第5篇

（1）阐述DNA分子的基本单位。

（2）概述DNA分子双螺旋结构的主要特点。（3）阐明碱基互补配对原则及其生物学意义。1.2 过程与方法

（1）收集DNA分子结构模型的建立过程的材料。（2）评价DNA分子结构模型的建立过程。1.3 情感态度与价值观

（1）探讨DNA分子结构模型的建立过程，体验互助合作的科学精神。（2）制作DNA分子双螺旋结构模型，体验科学家科学探索的精神。2 重点难点分析 2.1 重点分析

DNA分子的双螺旋结构是学生理解遗传学理论的知识基础，故为重点；另外，DNA分子的复制是细胞分裂知识的延续，是理解遗传意义的分子基础，故是另一重点。2.2 难点分析

DNA分子的双螺旋结构特点和半保留复制方式是本节课的难点。3 学情分析

本部分内容抽象，不容易理解，另外，学生对此知识所知有限。因此，本段教学遵循从已知到未知，从简单到复杂，充分利用挂图和板画的直观性，引导学生进行主动思考。4 教学策略

本节课采用引导——探究的教学模式，具体思路如下：

复习细胞的化学成分，总结DNA的基本单位及组成；引导学生观察、描述DNA分子中多核苷酸链的形成及链间的连接，引出碱基互补配对原则；通过同学间绘制的DNA分子平面结构图的比较，认识DNA结构的多样性、特异性。

以“复习DNA结构”为导入点，利用“遗传的概念”、“细胞分裂中染色体复制及其意义”总结DNA复制的时期和条件；通过板画演示DNA的复制过程，通过观察思考，理解DNA的半保留复制方式；通过例题，对本节知识加深认识。5 教学过程

一

创设情境，激发学生的探究欲望，形成DNA分子结构的初步印象

创设：北京中关村科技园区的标志是呈双螺旋造型的DNA雕塑。看似麻花卷的DNA为什么能成为高科技的标志？它是怎么储存遗传信息？又是怎样决定生物性状的？ 二

DNA分子的化学成分

依托第一章知识，采用提问形式，引导学生回忆核酸的相关内容，总结构成DNA的组成元素、基本单位及构成基本单位的三种分子： A、DNA的中文名称是？————脱氧核糖核酸。

B、核酸有两种，除了DNA外，还有RNA。RNA又叫？————核糖核酸。C、核酸是由哪些元素组成的？————C、H、O、N、P五种元素。D、构成核酸的基本单位是什么？————核苷酸。

E、因此核苷酸也有两种：一种是构成RNA的基本单位核糖核苷酸；另一种是构成DNA的基本单位脱氧核糖核苷酸。

F、一个脱氧核糖核苷酸由一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。

三

DNA分子的结构

创设：DNA是一种高分子的化合物，它是由许多个脱氧核苷酸连接而成的。下面进一步观察DNA的平面结构和空间结构。

问题①：观察DNA由几条链构成？这两条链的位置关系如何？它们的方向一致吗？它具有怎样的立体结构？

问题②：DNA的基本骨架由哪些物质构成？分别位于DNA的什么部位？ 问题③：什么是碱基互补配对原则？碱基对位于DNA的什么位置？ 学生绘制DNA分子平面结构图（规定：碱基数4对，碱基种类自选）。目的：A、巩固以下知识点：①脱氧核苷酸中三种成分的连接方式；②DNA由两条反向平行排列的多核苷酸链组成；③磷酸和脱氧核糖交替连接排列在DNA分子外侧，碱基对排列在内侧；④碱基互补配对原则。B、通过学生自己绘制的图形与其他同学的比较，总结DNA结构的共同点和差异性，为理解DNA结构的多样性和特异性埋下伏笔。

学生计算：4对碱基，DNA分子的种类数有多少种？若碱基为4000对呢？ 四

运用碱基互补配对原则，总结碱基计算规律

（1）双链DNA分子中：①A=T，C=G；②嘌呤（A+G）=嘧啶（C+T）；③两个不互补配对的碱基之和比值等于1，即A+G/C+T=1。（双链DNA分子中，所有的嘌呤之和与所有的嘧啶之和有什么关系？对于单链的DNA，这种关系成立吗？）

（2）一条链上某碱基总数等于另一互补链中与它互补配对的碱基总数。五

DNA分子的复制

设置以下问题情境，导入本课题：

①什么是遗传？————亲代的性状传给后代的现象。

②子代与亲代为什么相似？————子代从亲代继承了遗传物质DNA。

由此引出：遗传信息从亲代传递给子代是通过DNA分子的复制来完成的。同时得出DNA分子的复制的概念。

①染色体复制包括DNA复制和有关蛋白质的合成————DNA复制的时期：有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。②DNA是遗传信息的载体，DNA分子中特定的核苷酸排列顺序代表遗传信息。遗传信息通过DNA分子的复制由亲代传递给子代。合成DNA时，必须有原来存在的分子为模板————DNA复制需要模板DNA。

③DNA复制是生物体内合成DNA的过程。DNA是由脱氧核苷酸组成的————DNA复制需要原料——脱氧核苷酸（四种）。

④DNA复制是生物体内复杂的化学反应，回忆新陈代谢发生的两大条件————DNA复制需要能量和酶（解旋酶和DNA聚合酶）。六

DNA分子的复制过程

引入：DNA是双螺旋结构，碱基对位于DNA结构的内侧，复制如何进行？——边解旋边复制。

①DNA复制过程中，DNA的双螺旋结构有没有变化？——引出解旋的概念、条件和边解旋边复制的特点。

②DNA是如何提供复制模板的？——以解开的每条母链为模板，暴露出内侧的碱基。③DNA是如何复制碱基的排列顺序的？——DNA复制遵循碱基互补配对原则。④子代DNA的结构有何特点？——半保留复制方式。⑤DNA复制完成后，亲代DNA是否存在？亲代DNA的两条多核苷酸链是否存在？——亲代DNA不论复制几次，它的两条母链不会消失，始终存在于两个子代DNA中。板画和例题以加深对DNA复制过程、DNA半保留复制方式的理解。

＜例题＞在氮源为14N培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA（对照）；在氮源为15N培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含14N培养基上，再连续繁两代（Ⅰ和Ⅱ），用密度梯度离心方法分离，得到结果如下图：

请回答：

①由实验结果可推测第一代（Ⅰ）细胞DNA分子中一条链是

，另一条链是

DNA分子 第6篇

关键词：DNA分子的结构；情境创设；生物教学

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）11-082-1

所谓生物教学中的情境教育就是创设有情之境、活动之境，营造一个有情有趣的生物学习空间。高中生物教学中情境教育蕴含了真、情、活、美，是师生共享幸福生物教学的纽带。本文结合“DNA分子的结构”一课的教学实践，谈谈在生物课堂教学中如何通过创设与合理运用情境，实现感性与理性、形象与抽象知识的转化。

一、创设图文情境，激发探究欲望

在生物教学中可以遵循直观性原则，创设图文情境来发挥情境教育的移情作用，学生能形成身临其境的感受。如在“DNA分子的结构”引入时，考虑到DNA分子比较抽象，笔者先投影图片——矗立在北京中关村高科技园的标志性雕塑：DNA雕塑。以直观形象的DNA雕塑引入，可以拉近生物学中DNA知识与学生的距离。再请学生阅读材料：为纪念DNA分子双螺旋结构发现50周年，北京大学以双螺旋结构为蓝本向某公司定做了一座雕塑。但展览一段时间后，一位教授发现双螺旋呈顺时针，与50年前发现的双旋转结构不符。教授将这一消息反馈给了北大校方，左旋方向的不被认可，公司随后又为北大重新制作，并向北大索要二次制作的费用。但校方拒绝，公司将北大起诉到了法院。利用DNA雕塑真实清晰的图片和北大与某公司因DNA雕塑引发的官司，瞬间将学生的注意力集中到课堂上，从而顺利引入课题。

二、创设科学史实情境，总结科研方法

在生物教学中，教师可以按照教学需要及时创设生物科学史实来还原科学研究过程。本节课中，教师可以充分利用威尔金斯、沃森、克里克等科学家的研究历程，让学生沿着科学家的足迹，在获取相关知识的同时，总结科学研究的一般方法。通过创设DNA双螺旋结构的史实情境，同学们懂得了建构物理模型是自然科学研究中常用方法之一，沃森和克里克构建的DNA结构模型被认可，就是因为这一模型与原型“DNA结晶的X射线衍射图”相符。明白了结晶DNA的获得必须应用化学和物理的原理和方法，X射线衍射技术则主要运用物理学原理和方法。通过创设科学史实情境，学生还得到了更多方面的启示：在众多科学家中，两个年轻“小字辈”的科学家能脱颖而出并非偶然，他们对当前最新问题的研究兴趣是科学探究的前提；多学科交叉知识的背景是科学发现的基础；科学的思维方法，与他人团结合作、富有团队研究的品质以及善于利用前人的成果，是科学研究的关键。

三、创设问题情境，优化问题解决策略

教师应该依据知识间的逻辑关系，科学的设置问题情境，有针对性的提出问题，引导学生分析和推理，并及时予以启发与点拨，让学生在思考中体会学习的快乐。如在探究DNA分子结构的特点时，可以通过以下问题，创设思考情境：（1）DNA的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？（2）DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？（3）组成DNA的碱基有哪几种？碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？（4）DNA的每一条链是如何形成的？每条链的连接有什么特点？两条链的连接方式是怎样的？（5）DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？（6）DNA分子是如何维系它的遗传稳定性的？（7）你能根据DNA分子的结构特点，提出DNA分子的复制方式吗？通过以上问题，教师可以进一步引导学生推测DNA分子复制可能的方式与特点，为下一章节的教学埋下伏笔。

四、创设活动情境，优化模型构建

情境教育强调进行有序的系统实践操作。如此，本节课中，教师可以事先整理好制作DNA双螺旋结构的各种材料和用具并加以分类，如代表磷酸的小圆片、代表脱氧核糖的五边形、代表碱基的正方形等等，然后以学习小组为单位，让学生动手制作DNA的结构模型。具体活动情境如下：老师在黑板上先画上8个游离的脱氧核苷酸，并注意涵盖4个碱基种类，接着提问：画的这些脱氧核苷酸，怎样将它们连接成一条DNA单链呢？是把这个脱氧核苷酸的碱基和下一个脱氧核苷酸的碱基连接，还是把磷酸基团连接，再或者是连接五碳糖？老师指导学生自主学习课本DNA平面结构的分子图，然后请学生上黑板将已有的从上而下的8个游离的脱氧核苷酸连接成一条链，并请学生用已有的材料制作出一条DNA单链的模型。接着指导学生在板图已有的DNA单链的右边，画DNA的另一条链，并要求学生制作第二条链的模型。教师点拨学生注意第二条链要与制作的第一条的碱基要互补配对。制作完成后，引导学生思考为什么DNA分子中总是碱基A与T，G与C配对？学生很快发现因为嘌呤分子大于嘧啶分子，而构成DNA的两条链是平行的，只有嘌呤和嘧啶配对，才能保持DNA的两条链平行，碱基对的长度才一样。

总之，生物教学中创设教育情境都是渗透着教者意图，教育情境使学生的生物学习不再是一个封闭的空间，而是富有内涵且充满情趣的学习。在生物教学中，只要情境、教师、学生三者之间形成良性的心理场，教学活动便会进入积极向上的沸腾状态。

[参考文献]

DNA分子 第7篇

课前使用了希沃多媒体交互白板工具Easi Note制作教学课件,将构建DNA分子模型所需的关键信息呈现在课件中。课中使用了Seewo Link软件移动展台,呈现学生所遇到的问题,并用批注、放大镜、拖拽等功能进行实时探讨,实现移动授课,突破了DNA分子模型建构的重点。最后,运用Easi Note软件中的“思维轴”功能将学生的学习成果串联呈现,巩固理解,培养学生使用“模型法”进行科学研究的意识。

●教材分析

本课内容包括DNA的分子组成、DNA双螺旋结构模型的要点、制作DNA双螺旋结构模型三部分,其内容阐述了基因的本质,属于“遗传的分子基础”部分的核心内容。

●学情分析

为了分析学生的知识基础、初始能力和学习态度,我们选取3个平行班的优、中、学困生各5人(共45人),在课前借助QQ聊天工具进行师生交流,他们有许多来自身心发育、生活体验和社会感受的生物学问题急需解决。因此,学生的学习动机是积极的,学习兴趣是浓厚的。

●教学目标

知识与技能目标:说出DNA分子的结构层次,阐明DNA双螺旋结构模型的基本要点,对DNA分子结构的稳定性、种类的多样性和物种的特异性做出科学解释。

过程与方法目标:利用提供的材料和信息,参与制作DNA分子双螺旋结构模型,习得模型建构的基本方法;利用模型的形象化和直观性,加深对DNA双螺旋结构模型基本要点的理解和认识。

情感态度与价值观目标:体验“模型法”在生物学研究中的作用;认同科学的发展离不开科学家们的坚持不懈的努力,感悟科学研究中蕴含的科学思想和科学态度;领悟DNA分子双螺旋结构模型的重要价值。

●教学过程

1.新闻信息,设疑导入

在教学的起始,教师向学生介绍上海公安部门在国内创立的第一个“法庭科学DNA数据库”,仅在2013年就利用该数据库侦破各类案件1500多起,其准确率为100%。那么,DNA刑侦鉴定为什么如此神奇呢?这个问题的谜底在于DNA分子的结构与功能。由此导入“DAN的分子结构和特点”的教学。

2.史料交流,初识DNA

课前布置小组作业,搜集有关DNA分子结构研究的资料,将其发现过程中的重要人物和事件制成PPT课件,用于课堂上小组交流。请学生代表用讲故事的形式,介绍鲍林、威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克等科学家在DNA研究历程上做出的重要贡献。

3.制作模型,解析结构

(1)探索DNA化学组分

借助投影呈现科赛尔的研究结果图,引导学生识图说出DNA的组成元素、基本组成物质和基本结构单位。由于学生曾经在“细胞的分子组成”一章中初步学习了核酸的结构与功能,所以不难回忆起上述知识。但是,他们难以阐明磷酸、脱氧核糖和含氮碱基是怎样构成单体(单核苷酸)的,因而在制作DNA分子结构模型时,学生对三种基本组成物质之间的连接关系感到茫然。

为了化解上述难点,教师先用电子白板呈现脱氧核苷酸分子式,利用电子白板课件标注其五个碳原子的位置并编号。然后,结合图1依次阐明磷酸基团与脱氧核糖之间,以及脱氧核糖与含氮碱基的连接位置。最后,让学生依据含氮碱基的种类与名称的不同,分别表述4种脱氧核苷酸的名称,从而为制作DNA双螺旋结构模型打下必要的知识基础。

(2)初识DNA双螺旋结构模型

在实施过程中,将学生的操作活动依次分为点、线、面、体四个基本步骤。

第一步,每组的2名学生参照脱氧核苷酸的结构式,利用实验台上的三种不同形状的纸片各15张(如图2),将构建的4种脱氧核苷酸粘贴在一张白纸上,用铅笔画出化学键,并写出中文名称。学生活动时,教师巡视并展示学生活动的进度及成品。与此同时,针对发现的问题及时向学生提出质疑。最后,借助投影展示同学们制作的4种脱氧核苷酸模型。

第二步,由点连线,引导学生构建脱氧核苷酸单链。教学时,先向学生介绍富兰克林的研究成果,然后,启发学生根据上述资料提供的信息,参照大屏上显示的两个相邻的脱氧核苷酸排列状况,在相应位置上用短线连接,进而向学生阐明磷酸二酯键的概念内涵。最后,督促小组成员合作构建由6个脱氧核苷酸聚合而成的核苷酸单链,并粘贴在一张白纸上。

第三步,由线到面,引导学生构建DNA双链的平面模型。学生活动的顺序是让前后座位的两组合拼为一组,将他们粘贴的两条多核苷酸单链,并列摆放在同一张白纸上,两条DNA单链呈平行状。教师巡视中发现学生摆放的两条单链有三种平行方式(如图3),究竟哪种平行排列方式符合客观事实呢?请学生识别课本中呈示的DNA分子的平面结构图,初次识图引导学生明确3个问题:1确认DNA双链平行排列的方式,2判断两条链呈反向平行关系,3明确由磷酸-脱氧核糖交互排列而成的主链排列在外侧,含氮碱基则位于内侧。这样既为进一步探索DNA双螺旋结构做好铺垫,也为学生继续制作DNA分子结构模型扫清障碍。

学生在继续制作模型的过程中会提出疑问,两条DNA长链上的脱氧核糖与磷酸和排列在内侧的含氮碱基之间存在着怎样的关系?这涉及到碱基对的构成方式。因此,教师先向学生介绍著名生物化学家查戈夫研究DNA化学组分获得的实验数据,以及多纳休研究含氮碱基之间通过氢键连接的方式。

学生一旦明确DNA分子结构中4种含氮碱基的数量关系为A=T,C=G及AT之间通过2个氢键相连,CG之间通过3个氢键相连,他们就能够迅速地写出两条主链上对应碱基的符号,并画出对应碱基之间的氢键数目,从而完成碱基互补配对的建模步骤。

第四步,由面到体,引导学生归纳DNA双螺旋结构模型的要点。为了进一步探索DNA双螺旋结构的特点,教师组织学生阅读课文,边识图边思考如何解释“规则地盘绕成双螺旋结构”的命题。最后,师生共同以表格形式概括DNA双螺旋结构(物理)模型的基本要点。

4.模型分析,理解特性

结构是功能的基础,功能是结构的运动形式。学生初识DNA分子结构以后,应鼓励他们运用DNA双螺旋结构模型的要点,对其稳定性、多样性和特异性做出尝试性解释。

教学时,教师首先引导学生先从主链构成方式、排列位置及其动态特征入手,理解DNA主链的牢固性对其结构稳定具有重要作用。然后,利用学生已有的化学知识,说明碱基对之间的大量氢键维系着DNA空间构象,碱基对平面之间的范德华力对空间构象具有加固作用。接着,帮助学生理解蛋白质分子的多样性和特异性,并引导学生以蛋白质为参照,用概念同化的方式尝试解释DNA的多样性和特异性。最后,用典型例证帮助学生加深理解DNA多样性和特异性的原因。

●教学反思

1.学情分析是活力课堂的根本

提高课堂教学的效益和质量是教育追求的永恒主题,而只有真切地了解学情,“以学定教”才能够保证这不是一句空话。本节课采用访谈的方法展开学情调查,准确地了解了学生现有的知识水平、兴趣点和疑问点。教师从学生感兴趣的DNA鉴定出发引入课题,使其对整节课充满期待。另外,针对学生学习动力和兴趣不高的学习内容,采取小组活动的形式,自主构建DNA的模型。学生动手动脑,不仅避免了瞌睡、走神的现象,而且提高了学习兴趣,活力课堂不再是神话。

2.“模型构建”为活力课堂增光

模型构建是自然科学常用的一种研究方法。本节课的教学设计遵循学生认识事物的一般规律,教师引导学生从“基本单位—单链结构—平面结构—空间结构”进行建构,培养他们在尊重事实、遵循逻辑的基础上进行科学探究,进而不断地激发了学生的学习兴趣,引导他们积极主动地完成了预期的学习目标。

设想总是好的,实施中却有各种问题出现,而正是有了这些问题,教师和学生解决问题的思想认识才会上一个台阶。

问题1:含氮碱基均为蓝色纸片,怎么能构建4种脱氧核苷酸?(学生经过思考立刻知道可以自己标上相应字母来代替)

问题2:某学习小组的半成品出现的问题是将磷酸基团与脱氧核糖上的氧原子连接,这是教师没有料想到的。(通过移动展台展示后,立刻有学生指出问题,并修改。虽然这个问题看似低级,可正是由于这种错误的经历,学生才会有更深刻的理解)

问题3:前后两组学生合作构建双链DNA平面模型时出现了三种不同的结果,有学生悄悄询问教师,哪种是正解的?(教师没有直接回答,只是呈现科学研究的材料,并引导学生分析得出正确的结论。这里没有生硬的灌输,只是静静地呈现资料让他们的脑袋发动起来去探寻正确的结论)

整个课堂真的是令人意外,教师课前甚至担心学生会摆不出所需要的正确模型,可意外的是所设想的三种摆模型的情况均出现,更有了思维碰撞。并且一改传统课堂中的瞌睡、走神、无趣的情形,学生们用心在做、在体验、在经历,在展示自己的成果。因此,要焕发课堂的生命力需要教师去转变,课堂中巧妙地设计思想的碰撞才能让学生变得有活力。

3.信息技术为活力课堂添彩

课前运用希沃多媒体交互白板工具Easi Note制作教学课件,将构建DNA分子模型所需的关键信息呈现在课件中,不仅使冰冷的科学史资料焕发出新的活力,而且呈现了科学研究过程中物理、化学、数学研究的重大突破。这使学生深刻地感受到了科学探索的艰辛,体会到了科学家严谨的科学态度和持之以恒的科学精神。

课上,教师运用Seewo Link软件的移动展台实时展示了学生的研究成果,并在不打扰他们研究学习的同时呈现其所遇到的问题,如磷酸基团与脱氧核糖的位置、脱氧核苷酸之间的连接、脱氧核苷酸链之间连接的方式等。同时,教师使用批注、放大镜、拖拽等功能引发实时探讨,在互动中解决教学难点,突破DNA分子的模型建构的重点。最后,教师使用Easi Note软件中的小工具“思维轴”将学生学习活动过程中的研究成果串联呈现,梳理研究过程,强化理解模型建构法,从而培养学生积极使用科学研究方法的意识。

点评

本节课,何老师很好地把握了多媒体交互白板与学生实验间的界线与平衡,并通过学生制作DNA分子的双螺旋结构的课堂实验,使学生习得了模型建构的基本思维方法,加深了对DNA双螺旋结构的基本要点的理解与认识。同时,做到了学生动手实践的教学内容尽量少用多媒体来辅助,也避免了教师在日常使用课件中出现的泛滥化现象。由于DNA双螺旋结构具有微观性与立体性特点,通过日常的观察方法很难做到直观与形象,而本节课选择了希沃多媒体交互白板中的Easi Note工具来进行辅助教学,成功地突破了教学难点。

在学生进行DNA模型建构时,何老师设计了从“脱氧核苷酸分子”到“脱氧核苷酸单链”,从“DNA双链的平面模型”到“DNA双螺旋结构模型”,这种“从单点到点线,从平面到立体”的教学设计思路,从课堂教学的效果来看,不但降低了学生学习DNA的认知起点,有利于绝大多数学生能顺利达到学习目标,而且这种阶梯式的学习任务的设计,也有利于一部分学有余力的学生发挥超越自我的欲望。

DNA分子 第8篇

1 DNA分子标记

依据对DNA多态性的检测手段，DNA分子标记可分为4大类：

1.1 基于DNA-DNA杂交的DNA分子标记

基于DNA-DNA杂交的DNA标记主要包括RFLP标记和VNTR标记。这类标记是利用限制性内切酶酶解不同生物体的DNA分子后，用经标记的特异DNA探针与之进行杂交，通过放射自显影或非同位素显色技术来揭示DNA的多态性。其中RFLP标记是发现最早、应用广泛、具有代表性的DNA标记技术。

1.2 基于PCR技术的DNA分子标记

根据所用引物类型的不同，基于PCR的DNA标记可分为随机引物的PCR标记和特异引物的PCR标记。前者的特点是，其所扩增的DNA区段是事先未知的，具有随机性，可用于对任何未知基因组的研究，主要有RAPD、ISSR、DAF等。后者所用的引物是针对已知序列的DNA区段而设计的，具有特定核苷酸序列，故可对基因组DNA的特定序列区域进行多态性分析。根据引物序列的来源，主要可分为SSR标记、SCAR标记、STS标记等。

1.3 基于限制性酶切和PCR的DNA标记

将2种技术有机结合的DNA标记主要有2种，一种是先将样品DNA用限制性内切酶进行酶切，再对其酶切片段有选择地扩增，然后检测其多态性，这种标记称为AFLP标记;另一种是先对样品DNA进行专化性扩增，再酶切检测其多态性，其称为CAPS标记。

1.4 基于单个核苷酸多态性的DNA标记

如：SNP标记，可以直接测定某特定区域的核苷酸序列并将其与相关基因组中对应区域的核苷酸序列进行比较，由此可以检测出单个核苷酸的差异。目前SNP标记一般通过DNA芯片技术进行分析。

2 DNA分子标记在枇杷中的应用

与传统的那些标记方法相比，DNA分子标记直接以DNA的形式表现，不受组织类别、发育时期、环境条件等干扰，相对于传统遗传育种研究的形态学性状等标记具有无与伦比的优越性。目前，在枇杷上应用最为广泛的分子标记是RAPD、SSR等，主要应用于遗传多样性研究、品种鉴定、亲缘关系分析等方面。

2.1 RAPD分子标记技术在枇杷中的应用

RAPD分子标记技术在枇杷种中的应用最早同时也最为广泛，包括品种鉴定、亲缘关系和遗传多样性及分类等方面。早在2001年Vilanovaetal.就使用36条引物对33个枇杷品种基因组DNA进行RAPD分析, 其中23条引物显示出多态性，这些引物共扩增出29条多态性片断。综合这些多态性片断可鉴定出22个品种。同时也发现RAPD标记技术在鉴定由杂交产生的枇杷品种时效率高，但在鉴定突变体时效果往往不好。Fukuda等对来自6个国家的69个枇杷品种进行了品种鉴定，有28个引物产生了108个多态性扩增片段，这些品种至少各自能被一条带成功地分开。潘新法等在国内最早开始运用RAPD技术对枇杷资源进行分析，其对江苏省常绿果树研究中心的16个枇杷品种的基因组DNA进行多态性分析，筛选出的2个随机引物，在16个枇杷品种中共扩增出19个片段，其中3个为公共，16个为多态性或单态性DNA片段，这种高检测效率表明在不同枇杷品种基因型间存在着极为丰富的遗传多样性，扩增的DNA指纹图谱可将16个品种一一区分。陈义挺等应用14个RAPD引物对11个枇杷品种的基因组DNA进行RAPD扩增, 共得到130条扩增带, 多态性程度为74.62%。通过UPGMA(类平均法)进行聚类分析, 在DNA分子水平上说明枇杷果肉色泽可作为分类的一个指标。范建新等采用RAPD分析, 利用筛选的6个引物初步建立了大五星、龙泉1号、川农1号等品种 (系) 的DNA指纹图谱，并找到部分特异谱带。陈菁瑛等采用13个长度为10bp的引物对福建省12个地方的解放钟枇杷进行了RAPD分析, 在12个样品中共扩增出64条带, 不同引物获得的扩增带1～8条, S60最少, 只有1条;S80最多, 有8条;平均4.85条。其中11条引物对12个地方解放钟枇杷RAPD扩增结果都相同, 而引物S66、S80对12个不同地方的解放钟枇杷进行RAPD扩增, 结果表明3号在850bp、9号在250 bp处缺失1条扩增带, 其余62条带都相同。这在DNA水平上证实了解放钟枇杷在遗传上保持较高的稳定性, 但随着时间、环境的变化也会产生一些基因变异。同时RAPD标记技术在鉴定枇杷有性杂交后代中也发挥着巨大的作用，陈义挺等应用43个随机引物对早钟6号、解放钟和森尾早生3个枇杷品种基因组DNA进行RAPD分析, 通过对子代与父、母本扩增带中共同带的分析, 在DNA水平上证实了早钟6号是解放钟、森尾早生的有性杂交后代。

2.2 SSR标记技术在枇杷中的应用

SSR标记技术是在模式植物如拟南芥、水稻中应用最为广泛的DNA分子标记技术，近年来在枇杷上也逐渐开始进行了一些研究，盛良明等用5′锚定PCR技术分离出32个枇杷特异SSR位点, 对其中适合设计引物的28个位点设计了相应的引物, 并分别与对应的5′锚定的简并SSR引物配对, 应用于5个枇杷品种的基因组PCR扩增。结果表明, 27条引物在5个受试枇杷品种中有扩增产物, 其中24条为可用引物, 另外3条引物因为扩增产物不符合SSR标记的特征不能用作SSR标记的引物，这也是国内首次报道开发SSR引物。Joséetal.利用30对SSR引物对Instituto Valencianode Investigaciones Agrarias (IVIA) 收集的部分源自不同国家的40个枇杷品种进行了遗传分析，除了6个品种由于来自当地同一品种“Algerie”的突变体外，其余的34个品种均可扩增出多态性条带。这也证明了SSR标记在枇杷种质资源分类(鉴定)中的巨大潜力。

2.3 AFLP标记技术在枇杷中的应用

吴锦程等建立了枇杷的AFLP分析体系，利用该体系并选用Eco R1-AGC+Mse1-CAC引物组合对来自5个国家43份枇杷供试材料进行扩增，获得了清晰可辨的条带，这说明了AFLP标记技术在枇杷种质资源鉴定中的适用性。杨向晖等利用筛选得到的24个随机引物和5对AFLP引物组合对普通枇杷、大渡河枇杷及栎叶枇杷的遗传关系进行RAPD及AFLP分析, 结果表明, 普通枇杷与栎叶枇杷的相似性系数最小 (0.3864和0.5364) , 而大渡河枇杷介于普通枇杷和栎叶枇杷之间, 偏向于栎叶枇杷。分别以普通枇杷、大渡河枇杷和栎叶枇杷作为待定杂种, 计算了三者谱带的叠加性, 结果表明, 无论是RAPD分子标记, 还是AFLP分子标记, 以大渡河枇杷作待定杂种获得最高叠加性, 支持大渡河枇杷可能是普通枇杷与栎叶枇杷的杂交种的结论。

3 展望

目前在枇杷种质资源分类(鉴定)中使用最为广泛的还是RAPD标记技术，但是由于RAPD标记自身的一些缺陷，如稳定性差等往往造成实验的重复性不好，给最后的分析和鉴定造成不确定性。所以在条件允许的范围内可以对重要的一些多态性条带进行回收、测序，转化为SCAR或进一步转化为CAPS标记，以提高实验的准确性。

SSR标记作为现今在模式植物如拟南芥、水稻中应用最为广泛的DNA分子标记技术，由于开发成本和在枇杷上开发难度大的原因，在枇杷种质资源分类(鉴定)中的应用还不多，少有的一些报道也是通过参考亲缘关系较近的一些果树中开发的SSR标记来进行分析、鉴定，但这些标记数量是远远不够的，为了更进一步对枇杷种质资源分类(鉴定)进行研究，开发更多的SSR标记就显得非常重要。

DNA分子 第9篇

1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了双链DNA分子的双螺旋模型, 标志着生物科学进入了分子生物学阶段, 从这以后, 生物科学 的研究和 发展突飞 猛进。双链DNA分子有着严格的碱基互补配对关系, 由此构成了一些等量关系及相关变换公式。数与形的结合, 生物科学与数量推理及计算的相逢, 由此产生了生物科学的理科之美, 而这也作为高考命题者每年用来考查学生的常用素材。应对这类试题, 关键在于要熟练掌握双链DNA分子中的碱基数量计算的规律, 从而以不变应万变, 灵活应对各类计算问题。

一、根据碱基的种类及数量关系判定核酸的种类

由核酸所含碱基种类及比例可以分析判定核酸的种类:

1.若含T, A≠T或嘌呤数 (A+G) ≠嘧啶数 (T+C) , 则为单链DNA。因为双链DNA分子中A=T, G=C, 嘌呤数 (A+G) =嘧啶数 (T+C) 。

2.若嘌呤数 (A+G) ≠嘧啶数 (T+G) , 肯定不是双链DNA (可能为单链DNA, 也可能为RNA) 。但若是细胞中所有核酸的嘌呤数 (A+G) ≠嘧啶数 (T+G) , 则可能既有双链DNA又有RNA。

【例1】检测某生物样品中的碱基比例, 其嘌呤含量不等于嘧啶含量, 则该生物样品不可能是 ()

A.大肠杆菌B.流感病毒

C.噬菌体D.人体细胞

解析:在双链DNA中嘌呤数 (A+G) =嘧啶数 (C+T) , 单链RNA中嘌呤数 (A+G) 不一定等于嘧啶数 (C+U) 。对于大肠杆菌和人体细胞来说, 细胞内有DNA和RNA, 总嘌呤数 (A+G) 不一定等于总嘧啶数 (C+U+T) , 流感病毒体内只有RNA, 单链中嘌呤数 (A+G) 不一定等于 嘧啶数 (C+U) 。噬菌体只 有DNA, 嘌呤数 (A+G) 一定等于嘧啶数 (C+T) 。

答案:C

二、双链 DNA 分子中的碱 基数量的 计 算规律

规律1双链DNA分子中, 嘌呤碱基数=嘧啶碱基数, 即A+G=T+C=总数的一半。

【例2】 (2010上海卷) 细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A, 则该片段中 ()

A.G的含量为30% B.U的含量为30%

C.嘌呤含量为50% D.嘧啶含量为40%

解析:本题考查碱基互补配对原则的应用, 意在考查考生的推理计算能力。根据DNA双螺旋结构中A=T、C=G可知, 嘌呤 (A+G) 之和等于嘧啶 (T+C) 之和, 故C项正确。其他碱基的含量分别为:T=A=30%, C=G= [1 (30%+30%) ]/2=20%。

答案:C

【能力提升】 (2014上海卷) 在DNA分子模型搭建实验中, 如果用一种长度的塑料片代表A和G, 用另一长度的塑料片代表C和T, 那么由此搭建而 成的DNA双螺旋的 整条模型 ()

A.粗细相同, 因为嘌呤 环必定与 嘧啶环互补

B.粗细相同, 因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似

C.粗细不同, 因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补

D.粗细不同, 因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同

解析:A和G都是嘌呤碱基, C和T都是嘧啶碱基, 在DNA分子中, 总是A=T, G=C。依题意, 用一种长度的塑料片代表A和G, 用另一长度的塑料片代表C和T, 则DNA的粗细相同。

答案:A

规律2在双链DNA分子中, 互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。

简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。

【例3】某DNA分子中, (G+C) 之和占全部碱基的35.8%, 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分别占该链碱基总数的 ()

A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7%

C.18.7%和31.3% D.17.1%和32.9%

解析:由于DNA分子中 (G+C) 之和在整体中的比例与双链及单链DNA中该比例均相等, 可推出该已知链中G+C=35.8%, 又因T与C各占32.9%与17.1%, 可求出该链中的A为1- (G+C+T) =1- (35.8%+32.9%) =31.3%, G=35.8% -17.1% =18.7%。其互补链中T和C应与该链中A与G含量相等。

答案:B

【变式1】一个DNA分子的一条链上, 腺嘌呤比鸟嘌呤多40%, 两者之和占DNA分子碱基总数的24%, 则该DNA分子的另一条链上, 胸腺嘧啶占该链碱基数目的 ()

A.44% B.24%

C.14% D.28%

解析:画出草图, 依题意, 列出等量关系:

解出A1=28, 再依“等量代换”得出:T2=A1=28, 即胸腺嘧啶占该链碱基数目的28%。

答案:D

【变式2】从某生物组织中提取DNA进行分析, 其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%, 又知该DNA分子的一条链 (H链) 所含的碱基中28%是腺嘌呤, 24% 是胞嘧啶, 则与H链相对应的另一条链中, 腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的 ()

A.26%、22% B.24%、28%

C.14%、11% D.11%、14%

解析:本题考查DNA分子中有关碱基比例的计算。由DNA分子中G与C之和占全部碱基的46%, 可知DNA分子中A与T之和占全部碱基的54%, 则在DNA分子双链中A=T=27%, G=C=23%, H链中A占28%, C占24%, 则与H链相对应的另一条链中, A占227% -28% =26%, C占223% -24%=22%。

答案:A

[规律总结]

对此类题要分三步进行分析:1搞清题中已知和所求的碱基比例是占整个DNA分子的碱基比例, 还是占DNA分子一条链的碱基比例。2画一个DNA分子模式图, 并在图中标出已知和所求的碱基。3根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

规律3双链DNA分子中, 非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。

设双链DNA分子中, 一条链上, 则:, 互补链上。

简记为“DNA两互补链中, 不配对两碱基之和的比值乘积为1”。

【例4】 (2014山东卷) 某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成, 根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图, 下列正确的是 ()

答案:C

规律4在A与T之间有两个氢键相连, 在G与C之间有三个氢键相连, 因此热稳定性高的DNA分子中含G与C碱基对较多。

【例5】以下四个双链DNA分子 (只表示其中一条链) 中稳定性最差是 ()

A.G-C-T-A-A-A-C-C-T-T-A-C-G其中A占25%

B.G-C-T-A-A-C-C--TT-A-C-G-A其中T占30%

C.G-C-A-A-C-C--T-TA-C-G-T-A其中G占25%

D.T-A-A-A-C-C--G-CT-T-A-C-G其中C占30%

解析:DNA分子中双链间以碱基对相连, 即A=T, G≡C, 因而G≡C碱基对含量越高分子越稳定, 反之越不稳定。A、B、C、D四个双链DNA分子中G≡C碱基对含量依次为50%、40%、50%、60%, 其中稳定性最差的是B。

答案:B

【变式3】在DNA分子双螺旋结构中, 腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键, 胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA样品, 根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌 (生活在高温环境中) 的是 ()

A.含胸腺嘧啶32%的样品

B.含腺嘌呤17%的样品

C.含腺嘌呤30%的样品

D.含胞嘧啶15%的样品

解析:本题考查的是DNA分子结构的稳定性。嗜热菌能生活在高温环境中, 说明DNA分子结构比较稳定, 氢键数目较多, 即鸟嘌呤和胞嘧啶的含量较多, 腺嘌呤与胸腺嘧啶的含量较少。

答案:B

三、与 DNA 分子复制有关的计算

DNA分子复制为 半保留复 制, 若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养 (复制) 若干代, 其结果分析如下:

(1) 子代DNA分子数:2n个。

1无论复制多少次, 含15N 的 DNA 分子始终是2个。

2含14N 的有2n个, 只含14N 的有 (2n-2) 个, 做题时应看准是“含”还是“只含”。

(2) 子代DNA分子的总 链数:2n2=2n+1条。

1无论复制多少次, 含15N的链始终 是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是 “链数”。

2含14N的链数是 (2n+1-2) 条。

(3) 消耗的脱氧核苷酸数。

1若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个, 则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m (2n-1) 个。

2若进行第n次复制, 则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n-1个。

【例6】下图所示的DNA分子复制的片段。图中a、b、c、d表示脱氧 核苷酸链。正 常情况下, 下列各项错误是 ()

A.b和c的碱基序列互补

B.a和c的碱基序列互补

C.a链中 (A+T) / (G+C) 的比值与b链中同项比值相同

D.a链中 (A+T) / (G+C) 的比值与c链中同项比值相同

解析:DNA复制产生的子代DNA中, a和b互补, c和d互补, a和c的碱基序列相同。互补双链的 (A+T) / (G+C) 的比值相同。

答案:B

[规律总结]

一个被15N标记的DNA分子 (0代) 转移到含14N的培养基中培养 (复制) n代后, 结果分析:

四、关注与 DNA 分子结 构 相关的几个 常考数据

1.若双链 DNA 分子有n 个碱 基 对, 则碱基排列方式有4n种。

2.DNA 分子中的有关数量关系。

(1) DNA分子中, 脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数=1∶1∶1∶1。

(2) 每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基, 因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基。

【例7】某双链DNA分子含有400个碱基, 其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列表述错误的是 ()

A.该DNA分子的一个碱基改变, 不一定会引起子代性状的改变

B.该DNA分子连续复制两次, 需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个

C.该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7

D.该DNA分子中的 碱基排列 方式少于4200种

解析:DNA分子中腺 嘌呤脱氧 核苷酸有200 (1/10+2/10) =60个;该DNA分子连续复制2次, 需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为360=180个;DNA分子另一条链中A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3, 故该DNA分子中4种碱基比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7;DNA双链间碱基互补配对, 即DNA分子中有200个碱基对, 由于四种碱基的比例已确定, 故该DNA分子中的碱基排列方式少于4200种。

答案:B

DNA分子 第10篇

近年来,随着现代生物技术的不断发展,细胞生物学、分子生物学等新兴生物技术开始被不断地运用到家禽育种工作中,为家禽养殖业发展注入了新的活力。其中以新兴发展起来的DNA分子标记技术最引人注目,DNA分子标记的出现使基于此类标记的选择育种技术有了实现的可行性,为家禽的遗传育种研究开辟了新的道路,显现出了巨大的应用潜力。当前,DNA分子标记技术在家禽遗传育种中的应用主要体现在遗传多样性分析、种质鉴定、亲缘关系研究、 遗传图谱构建、QTL定位和分子标记辅助育种等方面。

1DNA分子标记技术

DNA分子标记技术是以基因组DNA的多态性为基础的一种新型遗传标记技术,是在DNA水平上直接反映遗传变异。与传统的遗传标记相比,DNA分子标记技术具有标记位点多、遗传信息量大、试验重复性强、不受生物的年龄、发育阶段、性别和养殖环境条件的影响等特性。因此,从DNA分子标记诞生之日起,就引起了遗传学家和育种学家极大兴趣,在经历了几十年的迅猛发展后,分子标记技术日趋成熟,已被广泛地应用于生物的基因定位、基因克隆、遗传育种等诸多方面,并成为分子生物学与分子遗传学研究的主要内容之一。如今,应用于遗传育种领域的DNA分子标记技术主要有: 随机扩增多态性DNA ( RAPD) 、限制性片段长度多态性技术( RFLPs) 、扩增片段长度多态性( RFLPs) 、简单序列重复( Simple sequence repeats) 、单核苷酸多态性 ( SNPs) 、表达序列标签( ESTs) 、单链构象多态性( SSCP) 、特异序列扩增( SCAB) 、线粒体DNA( mt DNA) 分子标记、可变串联重复序列( VNTR) 、核糖体DNA内转录间隔区 ( ITS) 分子标记等。

2DNA分子标记技术在家禽遗传育种中的应用

2. 1家禽遗传多样性分析

遗传多样性又称基因多样性,是指生物种内或种间基因的变化,体现在个体、细胞、分子3个水平上的遗传变异程度,具体表现在形态特征、核型特征及DNA分子水平的多态性。获得物种的遗传多样性和遗传结构信息不仅对物种的遗传变异与系统地位的研究具有重要意义,而且可以为物种的分类和改良提供重要资料。常用于家禽遗传多样性分析的分子标记有RAPD、微卫星DNA( SSR) 和mt DNA等。

毛国祥等[4]采用RAPD技术对隆昌鹅、太湖鹅和新太湖鹅进行基因组DNA、RAPD分析,结果表明, 3种鹅都有特异性条带,且扩增DNA条带都表现为多态性。RAPD标记可作为一种辅助手段来比较鹅群体的遗传变异性,太湖鹅遗传变异性大于隆昌鹅。 邢文丽等[5]利用14个微卫星位点分析琅琊鸡、济宁百日鸡、清远麻鸡、莱芜黑鸡及沂蒙草鸡的遗传多样性,结果表明,沂蒙草鸡的平均观察杂合度和多态信息含量( PIC) 最高,而琅琊鸡的平均观察杂合度和PIC最低,各微卫星位点等位基因数在不同品系中的差异不显著,品种间遗传距离范围为0. 122 ~ 0. 589, 差异程度较大。

2.2家禽动物种质鉴定

种质鉴定在家禽育种过程中具有非常重要的意义,准确鉴定出优良遗传变异的个体可以使育种年限明显缩短,从而使育种工作得以快速有效地进行。家禽种质鉴定方法有很多,主要包括形态、养殖性能、染色体、同工酶和DNA分析等,其中建立在DNA水平上的分子标记技术由于具有不受环境影响、数量丰富、遗传稳定等优点而在近年来得到广泛应用。常用于家禽种质鉴定的分子标记主要有RAPD、SCAR、 RFLP、Cytb等。

刘益平等[6]对家鸡和原鸡D - Loop序列单核苷酸变异位点和线粒体细胞色素B( Cyt b) 部分序列进行了分析,并根据标记分析的遗传距离进行分类。其结果支持红原鸡可以分为陆地型和海岛型亚种,家鸡可能来源于陆地型红原鸡,并经受了多次独立驯化的观点。黄族豪等[7]测定了大石鸡兰州亚种8个地理种群106个样本mt DNA控制区5'端的一段长度为458 bp的序列,研究其种群遗传结构和遗传多样性。 27个变异位点共确定25种单体型,其中单体型M2分布广泛,而许多单体型为一些地方种群所特有。

2.3家禽动物亲缘关系的研究

种群亲缘关系的研究在家禽选育过程中同样重要,它为确定育种方案、预测杂交优势提供了重要的理论依据。对于种群亲缘关系的传统研究方法是生化标记、细胞标记和形态标记,但这些标记方法由于具有标记数目有限、多态性较差、易受环境条件影响等不足之处,因此已逐渐被分子标记所取代。用于家禽亲缘关系研究的分子标记主要有RAPD、SSR和mt DNA Cytb等。

苗永旺等[8]利用RAPD标记对云南农业大学种鸡场选育的3个地方优良鸡品系( 快羽系、绿壳蛋系和合成系) 进行了品系之间的遗传差异及其遗传关系的研究,结果表明: 在这3个品系中,快羽系与绿壳蛋系间的遗传差异最小,亲缘关系最近; 快羽系与合成系间的遗传差异最大,亲缘关系较远; 而绿壳蛋系与合成系间的遗传差异、亲缘关系则位居两者中间。 这一结果与3个品系的实际情况相吻合。

2.4家禽动物遗传连锁图谱的构建

遗传连锁图谱是基因组研究中一个十分必要的遗传工具,其在家禽中最重要的用途就是将单基因和多基因控制的性状进行定位,然后克隆这些基因进行基因或标记辅助育种。1992年,N. Bumsted等人利用RFLP标记构建了鸡基因组的初始连锁图谱,该图谱包含了100个DNA标记。1993年,Levin利用RAPD标记建立了鸡的DNA标记位点连锁遗传图谱,包括341个RAPD标记。1994年,Burt等人利用国际家禽基因定位站建立的Comrton和Eastlansing两个参考家系构建的图谱,共定位400多个标记位点。遗传连锁图谱的构建主要采用分子标记的方法, 用于家禽遗传图谱构建的分子标记主要有RAPD、 AFLP、SSR和SNPs等。

Martien等人首次利用8 599个SNP标记构建了高密度的鸡遗传图谱,该图谱包含34个连锁群,其标记至少涵盖了鸡38个常染色体中的29个,该图谱的建立为日后鸡重要经济性状QTL的精细定位、标记辅助选择( MAS) 乃至最终实现基因型的选择创造了条件。

2.5家禽动物的QTL定位

家禽的大多数经济性状属于数量性状,如生长速度、肉质、饲料转化率、抗逆性等,数量性状在连锁图上的定位分析是家禽遗传育种研究的重要内容[9]。 当前,用于家禽QTL定位研究的分子标记主要是RFLP和SSR。

Sourdioux等人采用RFLP方法研究了火鸡脂肪合成基因和载脂蛋白基因的多态性,并分析了其与肥度性状之间的关联,结果发现,其基因频率和基因型频率在所研究的2个品系间存在较大差异,而这种差异与2个品系在肥度性状( 体脂量,即皮下脂肪重与腿重的比例) 上的差异是吻合的,同时还观察到2个RFLP标记与肥度性状在统计上有关联。 J. B. van Kaam等人对27对常染色体上共420个微卫星标记进行基因组扫描分析,结果发现,3个分别与饲料报酬、胴体性状、生长速度相关的QTL,并进行了精确定位。M. Tuiskula - Haavisto等[10]利用微卫星对影响鸡蛋品质的位点进行了定位,结果发现,影响鸡蛋稀薄蛋白的QTL,并将它们定位在3个染色体上。

2.6家禽动物分子标记辅助育种

育种是指采用一定的方法将育种材料中有用的遗传变异转移到新品种中的过程,是一种通过创造遗传变异、改良遗传特性,以培育优良动植物新品种的技术。由于传统的遗传标记方法在培育新品种方面存在一定的局限性,于是育种家们在长期的育种实践中不断尝试采用各种DNA分子遗传标记来提高育种的选择效率,通过分子标记辅助育种技术来获得期望的个体,从而大幅度提高育种的效率。当前,用于家禽分子标记辅助育种的分子标记主要有DNA指纹测定、AFLP和SSR等。

1992年,E. A. Dunnington等[11]设计了1个结合DNA指纹测定的4代交配程序来鉴定和证明DNA指纹与数量性状之间的相关关系,结果表明,用DNA指纹条带作为遗传标记可以成为改良重要经济性状的经典选择方法的辅助手段。张鹏等[12]以EAV为探针,EcoR Ⅰ为限制性内切酶分别对新扬州鸡和京海Ⅰ号黄鸡DNA指纹图谱进行研究,结果表明,DNA指纹J带可作为新扬州鸡和京海Ⅰ号黄鸡增重的遗传标记进行标记辅助选择。

3展望

在家禽业方面,研究和寻找与控制经济性状的基因连锁的分子遗传标记已逐渐成为热点,但其进展远远落后于对家畜类的研究分析。随着新兴生物科学技术的快速发展,将有越来越多的成本低廉、操作简单、信息量大的分子标记研发出来,从而使DNA分子标记技术在近年来得到了飞速发展,并被广泛应用于动植物的遗传育种研究中。同时,这些分子标记技术也必将会对构建家禽遗传图谱、分离与克隆重要经济性状基因、保护并利用种质资源及培育优良品种等方面带来新的飞跃。

参考文献

[1]额尔和花,丁伟,王天新,等.分子育种技术在家禽育种中的应用[J].中国畜牧兽医文摘,2013,29(7):48-49.

[2]蔡秀萍,王杏龙.我国地方鸡种遗传多样性研究进展[J].广东农业科学,2013(3):95-97.

[3]孙庆华,陈小兵.微卫星标记及其在动物遗传育种中的应用[J].养殖技术顾问,2013(5):49.

[4]毛国祥,赵万里.随机扩增多态DNA(RAPD)技术在鹅育种上的应用[J].中国家禽,2001,23(8):47-49.

[5]邢文丽,王亚平,龙君江,等.利用微卫星标记分析5种地方家禽品种遗传多样性[J].黑龙江畜牧兽医,2013(1上):44-48.

[6]刘益平,朱庆,曾凡同,等.原鸡线粒体DNA部分序列多态性分析[J].畜牧兽医学报,2004,35(2):134-140.

[7]黄族豪,刘发,龙进,等.从线粒体DNA控制区基因比较石鸡和大石鸡的遗传变异[J].江西农业大学学报,2006,28(3):420-424.

[8]苗永旺,霍金龙,魏红江,等.三个鸡品系的遗传差异与杂种优势关系的研究[J].黑龙江畜牧兽医,2006(4):9-12.

[9]周明亮,纳巴他,张显泽,等.QTL定位方法的研究进展[J].草业与畜牧,2012(5):18-22.

[10]TUISKULA-HAAVISTO M,HONKATUKIA M,VILKKI J,et al.Mapping of quantitative trait loci affecting quality and production traits in egg layers[J].Poult Sci,2002,81(7):919-927.

[11]DUNNINGTON E A,GAL O,SIEGEL P B,et al.Deoxyribonucleic acid fingerprint comparisons between selected populations of chickens[J].Poult Sci,1991,70(3):463-467.

DNA分子 第11篇

1.知识目标：概述DNA分子结构的主要特点。

2.能力目标：制作DNA双螺旋结构模型，进行遗传信息多样性原因的探究。

3.情感目标：认同合作探究在科学研究中的重要性，体验科学探索要有锲而不舍的精神。

二、教学重难点

1.DNA分子结构的主要特点；

2.制作DNA双螺旋结构模型。

三、教学准备

DNA分子结构模型组件、多媒体课件。

四、教学过程

（一）创设情境，导入新课

教师展示沃森和克里克的图片，提出问题：同学们，你们知道这两位科学家吗？让学生自主讨论，然后导入新课：“他们就是因研究DNA而获得诺贝尔奖的沃森和克里克。今天就让我们一起来重温他们的研究过程，构建DNA模型并探究DNA分子的结构特点。”

（二）建构模型，探究新知

1.模型建构

教师展示资料1：20世纪30年代，科学家认识到组成DNA分子的单位是脱氧核苷酸，且每个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基构成的。

提出问题：依据这则资料，你能试着构建出脱氧核苷酸的结构模型吗？

【模型建构1】：脱氧核苷酸。

请一位同学展示所构建的脱氧核苷酸模型，教师点评。

教师展示资料2：DNA是由一个个脱氧核苷酸连接而成的长链构成的。

提出问题：一个个脱氧核苷酸怎么连接成长链呢？

【模型建构2】：脱氧核苷酸链。

让学生两人一组，利用刚才完成的脱氧核苷酸模型，分组试着构建脱氧核苷酸链模型。

教师展示资料3：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A）的量=胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量=胞嘧啶（C）的量。

提出问题：四种碱基之间的数量关系怎么解释呢？分析刚才所建构的模型，讨论应构建怎样的模型才能在任何情况下都符合这样的科学事实？

【模型建构3】：DNA双链。

教师引导：模型的建构是否正确，需要通过科学的检验来确认。DNA原型是怎样的呢？

教师展示资料4：英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱。

提出问题：科学家从图谱中推算出DNA应呈螺旋结构，你们的模型符合吗？应如何修改才能体现DNA的双螺旋结构呢？

【模型建构4】：DNA双螺旋结构。

学生进一步完善构建的DNA双链结构，形成双螺旋结构。教师请完成得好的学生展示他们的模型，并给予肯定和鼓励，让学生体会成功的快乐，激发学生自主探究的主动性、积极性。

2.模型分析

【模型分析1】：教师展示PPT课件，请学生观察DNA分子的结构模型，讨论：（1）DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？（2）两条链之间碱基的连接有什么规律？（3）构成DNA的两条链有怎样的关系？学生依据模型分析讨论，得出答案，教师点评、补充。

【模型分析2】：请四位学生将各组的碱基对排列顺序写在黑板上，请其他学生比较不同组学生构建的DNA模型，分析不同组的DNA模型有什么相同点和不同点，探究碱基对数量（n）和碱基对排列方式的关系，建立数学模型。

引导学生思考：DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴藏在哪？

教师总结：通过以上分析可知，碱基对的排列顺序是千变万化的，碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性。

（三）小结新知（略）

（四）作业布置

以本节课构建的模型为基础，探究DNA是如何完成复制，形成两个基本完全相同的DNA分子的。

五、教学反思

本节课将“DNA分子双螺旋结构模型的建构”这个验证性实验大胆地改为探究性实验，将建构DNA结构模型的过程以“基本单位——单链——平面双链——立体空间结构”的步骤逐步分解，由简单到复杂，符合学生的认知规律，有利于学生理解脱氧核苷酸和DNA的结构。以DNA分子双螺旋结构模型为依托开展一系列探究活动，大大提高了学生的学习兴趣。

整节课中，学生跟随教师提供的资料，主动参与探究过程。教学时，教师应留给学生更多的空间展示自己，让学生在充满情感的、和谐的课堂氛围中，在老师和同学的鼓励和欣赏中认识自我、找到自信，体验成功的乐趣，进而使学生的主体地位得到充分体现。

DNA分子 第12篇

更昔洛韦(丙氧鸟苷,GCV,DHPG),别名赛美维、丽科伟,化学名9-(1,3-二羟基-2-丙氧甲基)鸟嘌呤,是一种新的核苷酸嘌呤类抗病毒药物,临床上用于预防和治疗巨细胞病毒感染。但是该药物毒性大,仅限于治疗严重免疫功能并发的巨细胞病毒感染,如艾滋病患者、接受化疗的肿瘤患者、使用免疫抑制剂的器官移植病人等[4]。我们在不同浓度、时间、p H等条件下,利用紫外分光光度法研究更昔洛韦(GCV)与鲑鱼精DNA的相互作用,通过系列实验,旨在对GCV的理化性质和与DNA的作用原理有一个全面的认识,进而对GCV在临床上治疗免疫功能并发的巨细胞病毒感染提供必要的理论支持。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器:SPECORD 50 PLUS紫外分光光度计,Milli-Q超纯水系统,PHS-25C p H检测计,TP-114型电子天平。

试剂:Tris(分析纯),浓盐酸(分析纯),Na Cl(分析纯),鲑鱼精DNA,更昔洛韦,GCV。

用PHS-25C p H检测计配制p H为2.01、3.00、4.06、5.02、6.01、7.01、8.01、9.05的Tris-HCl溶液。

将鲑鱼精DNA用浓度为0.05mol·L-1的Na Cl溶液配成DNA溶液,置于4℃下保存,用260nm处的吸光度与280nm处的吸光度比值检验DNA纯度,A260/A280>1.83则符合要求。紫外分光光度计在260nm处检测的DNA浓度为1111μg·m L-1。

用电子天平称取一定量的GCV,用p H=7.4的Tris-HCl缓冲溶液配制成浓度为1.0×10-4mol·L-1的工作液。

紫外分光光度计检测发现,浓度为0.21mg·m L-1的鲑鱼精DNA,1.0×10-4mol·L-1的GCV的紫外吸收值在0.434左右,误差最小。

1.2 实验方法

1.2.1 GCV浓度递增与固定浓度DNA的反应

准备9支干净的10m L试管,每个试管均加入浓度为0.21mg·m L-1的DNA工作液1m L,从第1个试管到第9个试管依次加入0、0.5、1.0、1.5……4m L的浓度为1.0×10-4mol·L-1的GCV工作液,然后定容到10m L。静置反应一段时间之后,以二次蒸馏水为参比,用紫外分光光度计检测GCV和鲑鱼精DNA的混合溶液。

1.2.2 DNA工作液浓度递增与固定浓度GCV的反应

准备9支干净的10m L试管,每个试管均加入1m L浓度为1.0×10-4mol·L-1的GCV溶液,从第1个试管到第9个试管依次加入0、1、2、3……8m L的浓度为0.21mg·m L-1的DNA工作液,然后定容到10m L。静置反应一段时间之后,以二次蒸馏水为参比,用紫外分光光度计检测GCV和鲑鱼精DNA的混合溶液。

1.2.3 不同反应时间对反应体系的影响

准备1支干净的10m L试管,试管内加入1m L浓度为0.21mg·m L-1的DNA工作液和1m L浓度为1.0×10-4mol·L-1的GCV溶液,然后定容到10m L。以二次蒸馏水为参比,将混合溶液用紫外分光光度计检测,完后将被检测液再倒入原10m L试管,反应时间为0、4、8、12、16、20、24、28、32、42min,即每隔4min测量1次,待到反应32min检测完之后,隔10min测量1次即可。

1.2.4 不同p H值对反应体系的影响

准备9支干净的10m L试管,每个试管均加入1m L浓度为1.0×10-4mol·L-1的GCV溶液和浓度为0.21mg·m L-1的DNA工作液1m L,第1个试管不加Tris-HCl缓冲溶液,从第2个试管开始依次加入2m L的p H为2.01~9.05的Tris-HCl缓冲溶液,然后定容到10m L。以二次蒸馏水为参比,用紫外分光光度计检测GCV和鲑鱼精DNA的混合溶液在不同p H值条件下的紫外光谱。

2 实验结果与分析

2.1 GCV与DNA工作液反应的紫外光谱

图1是GCV与浓度为0.021mg·m L-1的DNA混合液的紫外吸收光谱。由图1可见,随着GCV浓度的增加,DNA紫外吸收光谱的最大吸收峰从0.0038增加到0.3856,增加了0.3818;最大吸收波长从263nm左移到252nm处,蓝移了11nm。

a~i:以0.5×10-5mol·L-1为间隔,浓度从0依次递增到4.0×10-5mol·L-1

图2是DNA与浓度为1.0×10-5mol·L-1的GCV混合液的紫外吸收光谱。由图2可见,随着DNA工作液浓度的增加,GCV药物紫外吸收光谱的最大吸收峰从0.1031增加到0.1288,增加了0.0257;最大吸收波长稳定在252nm(253nm)处。

a~i:以0.021mg·m L-1为间隔,浓度从0依次递增到0.168mg·m L-1

紫外吸收光谱图(图3)分别为浓度为0.21mg·m L-1的DNA工作液(曲线a)、1.0×10-4mol·L-1的GCV(曲线b)以及两者混合液的吸收曲线(曲线c)。由图3可见,DNA在波长263nm处有一较大的吸收峰(曲线a),而GCV(曲线b)的最大吸收峰在波长252nm,两者混合后的吸光度相对于DNA的吸收,吸光度明显增大且伴随蓝移(曲线c,252nm)。实验证明,根据紫外吸收值具有叠加效应[5,6,7],可以得出GCV与DNA发生了相互作用并形成了复合物,进而改变了DNA原来的紫外吸收性质,最终表现为特征峰波长蓝移,强度增加,但又不完全等于单纯的a、b曲线叠加。

根据long[8,9,10]的理论,小分子与DNA发生插入式结合时,将会发生红移与减色。而本实验发现GCV与DNA结合时呈现的却是蓝移增色现象。这表明该药物没有插入到DNA碱基对之间的平面中,可能通过氢键作用结合在DNA螺旋结构的大小沟上,也就是说结合在DNA上的GCV药物是暴露在溶液中,所以表现为在DNA溶液中随着GCV浓度的增加,结合在DNA上药物物质的量也随之增加,这就必然导致DAN吸收强度的增加(图3所示)。而GCV在中性条件下的特征峰出现在252nm处,所以随着GCV物质的量的增加必然引起DNA紫外吸收发生相应的蓝移。增色效应和减色效应是与DNA双螺旋结构和空间构型密切相关的特有光谱性质。因此,综上所述,可得出GCV与DNA的结合方式为槽沟式,并非插入式。

a.0.021mg·m L-1的DNA;b.1.0×10-5mol·L-1的GCV;c.DNA与更昔洛韦反应

2.2 更昔洛韦的浓度对DNA的影响

图4是DNA紫外吸收峰值随GCV梯度浓度的变化关系图。由图4可见,DNA的最大吸收值随GCV药物与DNA浓度的比值呈线性关系。根据文献[11]的研究观点,说明GCV与DNA结合是一配基一受点的结合方式。

根据双倒数公式有[12,13]:

式中:A0、A分别表示加入DNA前后的药物紫外吸收值,K表示结合常数。

代入实验结果(图5),经计算,DNA与浓度为1.0×10-5mol·L-1的GCV相互作用的结合常数为KDNA-GCV=6.51×102m L·mg-1,这说明GCV在DNA上存在很多结合位点。

DNA的浓度分别为0.021、0.042、0.063、0.084、0.105、0.126、0.147、0.168mg·m L-1

2.3 不同反应时间条件下更昔洛韦与DNA的紫外吸收情况

表1是GCV(1.0×10-5mol·L-1)与DNA(2.1×10-2mg·m L-1)反应后混合溶液紫外吸收值随时间变化的情况。由表1可见,随着时间的延长,GCV与DNA在不同时间上的紫外吸收光谱曲线峰值从0.1061增加到0.1847,总体上升了0.0786。即随着反应时间的增加,GCV与DNA相互作用的紫外吸收峰值呈现上升趋势。同时,根据实验结果还可以得出,当反应达到一定时间(30min左右),混合溶液的紫外吸收值呈现出稳定状态。如此便说明GCV与DNA在结合时伴随有扩散过程[14,15]。

GCV加入到DNA溶液中时,GCV与DNA并没有马上发生反应,而是呈现出一种扩散趋势,此时的DNA并没有受到GCV药物分子的影响,对应的DNA特征峰值(263nm)没有变化;但当GCV扩散至DNA分子附近时,GCV药物与DNA便发生结合,在这个反应过程中该反应体系的紫外吸收峰值不稳定。可能的原因是GCV上的基团与DNA不断发生反应,二者相互作用,使得DNA分子上的碱基共轭基团受到了GCV的影响,因此表现为紫外吸收光谱中DNA特征峰强度逐渐增加。同时,随着反应时间的增加,GCV与DNA反应的速率逐渐下降直至达到一个动态平衡。这也说明GCV与DNA的结合并没有特异性,而是随机的结合。

2.4 不同p H条件下更昔洛韦与DNA的相互作用

图6和图7是浓度为0.021mg·m L-1的DNA和浓度为1.0×10-5mol·L-1的GCV在不同p H下的紫外吸收光谱曲线。由图6可见,当p H在3.00和8.00左右时,有2个明显的波峰,其中以p H为8.00左右时GCV与DNA混合溶液的紫外吸收峰为最大。其变化的总体趋势为:2.00~3.00上升,3.00~5.00下降,5.00~8.00上升,8.00~9.00下降。由图7可见,GCV与DNA相互作用后紫外特征峰波长随p H值增加,总体呈现红移,其中以p H值为9.05时,特征峰波长红移现象最为明显,红移了4nm(从252nm移至256nm),当p H在2.01~7.01之间时,GCV与DNA的相互作用较为稳定[16]。

由核酸化学可知,当p H低于4.0或者大于11.0时,酸碱可引起DNA碱基对之间的氢键变性,致使DNA双螺旋结构发生变化。结合理论,对图6、7进行分析便可以得出,当p H值在8.00左右时,GCV与DNA的混合液紫外吸收峰值最大,特征峰波长红移。

3 结论