dna分子的结构特点

dna分子的结构特点（共11篇）（共11篇）

1.dna分子的结构特点 篇一

DNA分子的结构教学设计

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。

教师：这样严谨的结构，使DNA分子的结构具有相对的稳定性，种类上具有特异性和多样性，从而使生命能种族延续、代代相传──遗传，并表现出丰富多彩的自然世界。

2.dna分子的结构特点 篇二

关键词：DNA分子的结构,教学设计,构建模型,合作探究

1.教材分析

“DNA的结构”是苏教版高中生物学教材必修2《遗传和进化》第4章第2节“DNA的结构和复制”中第一课时的内容。DNA结构的发现是科学史上的经典, 科学家在探索DNA结构中的许多思路和方法都是中学生物学教学中进行探究性教学的理想素材, 更重要的是通过对DNA结构模型的构建, 可以使学生对DNA的结构有比较深入的理解。

2.教学目标

2.1知识目标。

概述DNA分子结构的主要特点。

2.2能力目标。

制作DNA结构模型, 培养学生思维的逻辑性和严谨性。

2.3情感态度与价值观目标。

通过合作制作DNA结构模型, 让学生体会科学家合作交流、创新思维的过程。

3.教学过程

3.1创设情境, 导入新课。资料1:呈示“9·11”事件的画面为什么检测DNA就可以确定遇难者的身份? 说明DNA具有什么特性? 资料2:当前, 一种“生命的条形码”计划正在欧美等国家展开, 其目的是实现对地球现存的870万物种进行快速而准确的鉴定。到目前为止, “生命条形码数据系统”数据库拥有来自55000种生物的737166万个DNA条形码。说明DNA具有什么特性?从而引入本节课的内容。这节课沿着这些科学家们的思维轨迹, 探索DNA双螺旋结构的发现历程。

3.2合作探究与学进去、讲出来。

3.2.1温故知新 :沃森和克里克开始研究DNA时 , 科学界对DNA已有的认识有哪些 ? 资料 :1.DNA的基本组成单位 , 怎样连接成脱氧核苷酸链? 2.1952年, 富兰克林拍摄X射线衍射图谱:1分子直径为2nm;2DNA结构的螺旋周期性。在复习和预习后, 让学生阐述对这些知识的理解, 其他学生完善, 最后教师点评。

3.2.2合作探究一:DNA有几条链? DNA单链直径<2nm, 据此推测DNA不是单链;X衍射图谱数据分析, 结论为双螺旋或三螺旋;正常的DNA含水量是三螺旋模型的十多倍, 推测出应是双螺旋。这部分内容, 所用的实验数据由教师提供, 学生得出结论。

3.2.3合作探究二 :双链之间怎样相互作用 ? 有几种可能给出单链的模式图, 让学生画DNA双链几种可能的排布方式然后呈示资料:研究发现, 碱基具有疏水性, 而磷酸和五碳糖具有亲水性, 但是DNA处在怎样的环境呢? 结合膜的磷脂分子排布, 考虑双链怎样排布? 进行知识迁移, 学生得出结论:碱基在内侧。

3.2.4合作探究三:碱基配对有几种可能? 写出碱基配对有几种可能? 根据学生写出的配对情况, (课前每组用易拉罐、细铁丝制作好若干4种脱氧核苷酸模型。 ) 指导学生利用手中的材料组合一个相同碱基配对的DNA平面结构, 讨论这些模型是否合理。学生观察发现, 这种DNA结构凹凸不平, 不符合直径为2nm这个条件, 排除同型配对的可能。

3.2.5合作探究三 :是不同碱基之间相互作用 ? 资料 :奥地利生物化学家查哥夫报道了他对来自人、猪等不同生物的DNA分析结果, 学生观察实验数据, 于是得出结论:A与T配对C与G配对。

3.2.6合作探究四 :小组合作制作DNA模型。教师巡视 , 给予必要的帮助和点评, 展示学生的DNA模型, 总结结构特点教师点评。小组合作做拓展提升题1:已知一个DNA分子中有4000个碱基对 , 其中腺嘌呤有1800个 , 这个DNA分子中应含有多少胞 嘧啶 ? 碱基对的 问题 , 也是DNA精确复制 等问题的关键所在。 通过思考和展示, 学生会灵活运用碱基互补配对原则。

让每组学生展示自己制作模型的DNA序列, 学生得出结论:DNA具有多样性。小组合作做拓展提升题2:在生物体内一个最短DNA分子大约有4000个碱基对。请计算由4000个碱基对组成的DNA分子有多少种? 这题较难, 教师指导方法, 学生推导出公式, 最后得出结论。

3.2.7合作探究五 :阅读课后研究前两段 , 这则材料说明什么? 学生得出DNA具有特异性。

3.2.8合作探究六:DNA怎样成螺旋状? 资料:X晶体衍射数据分析得出DNA螺旋周期性为3.4nm。学生发挥空间想象力展示对螺旋结构的理解。最后教师展示模型。

3.3课 堂 小 结 。 学生讨论展示本节重点是 :1DNA的 结构特点;2DNA的特性———多样性、特异性。

3.4学后反思。

1962年 , 沃森和克里克及威尔金斯因发现DNA双螺旋结构作出的卓越贡献而荣获诺贝尔生理学奖。DNA结构的发现涉及哪些学科的知识和方法? 这对你理解生物科学的发展有什么启示? 沃森和克里克默契配合, 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予你哪些启示? 教师引导, 学生根据自己的知识背景畅所欲言。

4.课后延伸

查阅资料:DNA双螺旋空间结构? DNA指纹技术?

5.教学反思

本节课教学中, 通过提问、呈现实验资料, 在不断思考和修改的过程中逐步总结出DNA的结构特点。在学生自己制作DNA结构模型的环节中 , 不但及时进行反馈 , 而且通过确定碱基序列, 认识到序列的千变万化及其原因。通过学生展示对拓展提升题的理解, 检验对所学知识的灵活运用。本节课的整体教学过程可培养学生的合作探究能力, 学进去、讲出来的能力以及科学的逻辑思维能力。

参考文献

[1]詹姆斯·沃森.双螺旋——发现DNA结构的故事.北京:化学工业出版社, 2009.

3.第2节 DNA分子的结构 篇三

一、教材分析

“DNA分子的结构”一节是新课标教材人教版必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容，由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子结构的主要特点及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成。DNA分子的双螺旋结构是学生学习和理解遗传学的基础知识；是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的物质基础。

本节内容在结构体系上体现了科学家对科学理论的认识过程和方法，是进行诱思探究教学的极好素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，整合教材资源，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在动手探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。

二、学情分析

授课班级学生三个层次都有，基础知识掌握程度不一样，思考，归纳总结，语言表达能力也有差异。因此，在教学实施过程中，导向性信息的设计应该有所区别，比如：复习核苷酸的类型和结构式意图，竞赛班学生以自己回忆为主，而重点班学生则应以阅读，组内成员相互考查为主。但在动手制作模型上，班级之间的差别性可以不予考虑。

三、学习目标

1.知识目标：概述DNA分子结构的主要特点。（理解水平）

2.能力目标：制作DNA分子双螺旋结构模型。（独立操作水平）

3.情感态度与价值观目标：体验DNA双螺旋结构模型的构建历程，感悟科学研究中蕴含的科学思想和科学态度。（经历感受水平）

四、教学重点，难点

1.教学重点：（1）DNA分子结构的主要特点。

（2）制作DNA分子双螺旋结构模型。

2.教学难点：DNA分子结构的主要特点。

五、教学设计的基本理念

本节课以陕西师范大学张熊飞教授的“诱思探究教学论”为依托，学生在分析相关资料的基础上动手构建物理模型，最后通过小组间的交流、比较和归纳，水到渠成得出DNA分子结构的主要特点，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。

六、教学过程

（一）重温构建过程，初步体会特点

请认真阅读教材P47-48“构建DNA双螺旋结构模型的故事”，独立思考下面的问题，如果有需要，可以同桌之间相互交流，形成统一认识后举手发言（发言时用自己的语言进行概述）

1.沃森、克里克是采用什么方法研究DNA结构的？

2.沃森和克里在构建模型的过程中利用了他人的哪些经验和科学成果？涉及到哪些学科的知识？这对你理解生物科学的发展有什么启示？

3.沃森和克里克先后分别构建了怎样的模型？

4.他们构建的模型为什么最终被认可？

（二）动手合作建模，探究结构特点

1.动手合作建模

请同学们按照下面的操作构建DNA的模型（4个脱氧核苷酸对）

（1）仔细观察学案预习部分的脱氧核糖（注意示意图中的氧），碱基，磷酸的结构式意图，以及脱氧核苷酸的结构式意图（注意三种组成成分的连接位置），然后迅速认识所给材料（注意：使用前不要材料相互混合）

（2）根据以上识别，利用材料迅速组装一个脱氧核苷酸模型（注意三种组成成分的连接位置）

（3）根据学案中的脱氧核苷酸长链示意图，组装一条脱氧核苷酸长链（四个脱氧核苷酸长度）（注意：脱氧核苷酸间是怎样链接的）

（4）构建脱氧核苷酸双链，從上至下记录本组的碱基对顺序（制作提示：在已组装出的脱氧核苷酸长链基础上，根据碱基互补配对原则逐个添加脱氧核苷酸，从而形成双螺旋长链）

2.学生对制作的模型进行自评、组内和组间评价，展示成果。

（1）根据自己构建的“DNA分子双螺旋结构模型”，描述DNA分子双螺旋结构的主要特点，举手发言。

（2）6个小组汇报自己的所制作的模型的碱基对顺序，思考后举手回答以下问题：DNA分子差异表现在哪方面？全班同学的模型的碱基对顺序比较后，你可以得出何种结论？

3.观察较完整的“DNA分子双螺旋结构模型”，再次体会其主要特点。

（三）观察统计，归纳数量规律

认真观察模型，统计10个碱基对的一段DNA片段，如实记录以下数据：每条脱氧核苷酸链中的各种碱基数量，然后比较数据，归纳数量规律，举手回答。

1.A1= G1= ，C1= ， T1= .

A2= ， G2= ， C2= ，T2= .

由上可知，A1= ，A2= ，从而推出，整个DNA分子中 = .

G1= ，G2= ，从而推出，整个DNA分子中 = .

2.根据以上推导，在双链DNA分子中，所有的嘌呤碱之和 所有的嘧啶碱之和，即A+G/C+T= 。

3.根据不同的碱基比例进行计算。（要求书写推导过程）

例1：在一个DNA分子中，若1链A1+G1/C1+T1=1/2，则在互补的2链中，A2+G2/C2+T2= ，在整个DNA分子中，A+G/C+T= 。

例2：在一个DNA分子中，若1链A1+T1/C1+G1=1/2，则在互补的2链中，A2+T2/C2+G2= ，在整个DNA分子中A+T/C+G= 。

七、教学反思

4.dna分子的结构特点 篇四

《DNA分子的结构》普通高中课程标准实验教科书(人教版)生物必修模块Ⅱ第三章第二节的内容，它由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子的结构特点以及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成。

与原教材相比，本节教材没有直接讲述DNA分子的结构特点，而是以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，并通过学生动手尝试建构模型，加深对DNA分子结构特点的理解。

从知识结构的角度看，本节内容是在学生学习了“遗传因子的发现”和“基因和染色体上的关系”以后，从分子水平上进一步阐明遗传的本质。关于DNA双螺旋结构的特点和碱基互补配对原则又是学习“DNA分子的复制”以及“基因表达”等内容的重要基础。

二、教学目标的确立

1.知识目标

简述组成DNA分子的基本单位──四种脱氧核苷酸

概述四种脱氧核苷酸构成DNA分子双螺旋结构的方式

阐明碱基互补配对的原则及意义

2.能力目标：

通过尝试DNA双螺旋结构模型的制作，初步知晓科学探究的基本方法(如模型建构法，学科知识的交叉应用)。

3.情感、态度与价值观：

体验科学家锲而不舍、执着追求、合作交流的科学精神

认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程

三、教学重难点的处理

DNA分子结构的主要特点及碱基互补配对原则是本节课的教学重点。

突出重点的方法拟采用：①设计问题串的形式：如“DNA是双螺旋还是三螺旋?”

“碱基排列在螺旋内侧还是外侧?”──“碱基对如何连接起来?”，进行不断地质疑和解疑;②在“制作DNA分子双螺旋结构模型”的活动中，通过讨论和交流，建构以“基本单位―脱氧核苷酸长链―平面脱氧核苷酸双链―立体双螺旋结构”的知识链，完成对DNA分子双螺旋结构的初步认识。

如何有效地组织开展模型建构的活动是本节课的教学难点。突破该难点的方法拟采用课件动态的分步演示、教师恰当的示范、启发和引导、并注意直观教具(DNA分子双螺旋结构模型)的使用，帮助学生顺利完成该活动的基本内容。

本节内容中的“碱基互补配对原则的应用”是另一个教学难点，也是高考中的重要知识考点，可考虑安排在下一节课种，以习题的变式求解和讨论逐步解决。

四、教与学的方法拟定

DNA分子是抽象的立体空间结构，学生的认知水平和空间想象能力相对较弱，但对新知识有较强的的探究欲和学习兴趣，因此教师要着力扮演好组织者、引导者和参与者的角色，适时地、不断地启迪、指导和帮助学生;在“制作DNA双螺旋结构”模型构建的活动中，和学生一起去体验“发现”的乐趣;学会将模型建构过程中获得的信息进行汇总，通过讨论和交流，初步得出结论;养成在学习活动中友好合作，资源共享的科学探究习惯。

在教学过程中，高度重视师生互动、生生互动。在“DNA分子双螺旋结构模型建立过程”的科学史料的阅读和理解中，以严密的逻辑推理步步追踪、层层深入，不断地引发学生去积极思考、主动参与“DNA分子结构”的学习过程。

五、教学方案的设计思路

本节课的学习内容通过重新组合，可设计成两大活动板块。

1. 以新课程教学理念为指导，充分利用课程资源，引导学生以DNA分子结构的探索史为主线，将“制作DNA分子的结构模型”的活动有机地穿插其中。

在构建模型的探究活动中，引导学生学会合作学习、积极参与讨论交流，不断地发现问题和解决问题，让学生在“自我创造”中获取DNA分子结构的知识。

2.  以DNA双螺旋结构模型作为直观教具，引导学生理解DNA分子的双螺旋结构结构的组成要点，带领学生通过对碱基互补配对原则含义的深入认识和问题的变式讨论，在课本相关习题的解答中，达成知识目标的落实。

六、教学方案及实施过程

教师的组织和引导

学生活动

创设情景

导入新课

【演示图片并简介】美国冷泉港DNA的雕塑

这是矗立在“世界生命科学圣地”美国冷泉港实验室的独特雕塑──DNA分子的结构模型。

【提出问题】

通过实验证明，我们已经知道DNA是遗传物质。那么DNA分子是怎样储存遗传信息的呢？这就需要从认识DNA的结构开始。

学生学习热情开始高涨，并表现强烈求知欲

探究一：

DNA的基本单位是什么？

探究二：

4种脱氧核苷酸如何形成DNA分子？

【引导学生有序回忆】

1、组成DNA的基本单位是什么？（脱氧核苷酸）

2、每个脱氧核苷酸的结构组成是什么？

【简要说明】 用圆形硬纸片代表磷酸基团，五边形代表脱氧核糖，4种不同颜色的长方形分别代表A、T、G、C  4种碱基。

【示范操作】脱氧核苷酸的结构示意图（先展示一个脱氧核苷的分子结构，再连接一个磷酸分子）

3、组成DNA的碱基有哪几种？

（A－腺嘌呤，T－胸腺嘧啶，

C－胞嘧啶，G－鸟嘌呤）

【构建模型1】

4种碱基的结构示意图，比较嘌呤（双环）和嘧

啶（单环）分子结构的差异。（略长些的代表嘌呤，短的代表嘧啶；可以用双面胶模拟化学键。）

安排学生4人一组每人完成1种脱氧核苷酸模型（2个）的制作。

【演示引导】

教师用多媒体展示正确的链接方法。（重点讲解碱

基、磷酸与脱氧核糖的碳原子的位置关系）

【提出问题、指导阅读】

4种脱氧核苷酸又是怎样构成DNA分子呢？（和学生一起阅读课本P．48第2-7行）

【构建模型2】

多媒体演示：由4种脱氧核苷酸连接成长链的方

法；要求学生两人合作完成4个脱氧核苷酸组成长链的模型制作。

组织学生比较各自制作的“脱氧核苷酸链”的模型，浅议长链中碱基的排列顺序有什么差异？

学生思考，同桌简单交流，回答问题

学生思考，并从已准备的实验材料中，找出对应的纸板模型。

学生分组制作DNA分子的基本单位模型。

学生相互交流和自我评价

学生阅读课文中黑体字的内容

学生动手连接脱氧核苷酸长链，并注意和教师演示的课件比较

探究三

脱氧核苷酸长链怎样构成双螺旋结构

【提问】那么脱氧核苷酸长链是如何构成具有独特双螺旋结构的DNA分子的呢？

（当时很多科学家都积极参与了对DNA分子结构的研究，只有沃森和克里克以锲而不舍的追求和分工合作的科学探索，最终提出了DNA分子的结构模型。）

【简述】沃森和克里克首先借用威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图中反映出的有关数据，推算出了DNA分子呈螺旋结构。

【安排阅读、提出问题】

1、DNA分子是双螺旋还是三螺旋？

2、碱基排在螺旋外侧，还是螺旋内侧？

【资料分析】

奥地利著名生物化学家查哥夫对碱基对组成的研究对沃森和克里克的启迪：

腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量等于胞嘧啶（C）的量。

【构建模型3】

引发学生思考：“两条长链中的碱基是怎样连接起来的？”，指导学生继续构建模型。

【同步演示动态课件】

从DNA分子的平面结构到独特的双螺旋结构。

学生阅读教科书 P．48第二自然段，了解科学探索的历史；独立思考再通过同桌交流，提出需要解决的问题。

学生完成DNA分子平面结构模型（4个碱基对）的制作。

探究四：

观察、交流，总结出DNA分子的双螺旋结构的要点

【思考问题】DNA分子的双螺旋结构的要点有哪些？

【模型展示】DNA的双螺旋结构示模型

师生共同回顾整理知识要点，

板书出DNA分子结构的知识链

【引导讨论】

初步认识碱基互补配对原则的含义及意义：

A与T配对；C与G配对

学生讨论并交流，初步形成DNA分子结构的知识链

简要小结

师生共同归纳出DNA分子的结构要点，并小结出DNA分子的结构具有稳定性、多样性和特异性。

巩固练习

【布置习题】

教科书（P．51）基础题1、3。

辅导与讨论，交流与评价

学生解答、相互评价

注：本课案的教学设计是在作者参加成都市高中教师新课程教学基本功展示基础上修改而成的。课案形成和实施中，得到学校专门聘请的特级教师冯永康先生的悉心指导，谨此致以诚挚的谢意!

5.dna分子的结构特点 篇五

一、选择题(每小题5分，共60分)1．下图表示生物体内核酸的基本单位——核苷酸的模式图，下列说法正确的是()

A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点在③方面

B．如果要构成三磷酸腺苷，必须在②位置上加上两个磷酸基团 C．人体内的③有5种，②有2种 D．③在细胞核内共有4种

解析：选C DNA与RNA在核苷酸上的不同点有两处，②五碳糖不同和③含氮碱基不同；要构成三磷酸腺苷必须在①位置上加上两个磷酸基团；③在细胞核中共有5种。

2．(2013·洛阳统考)下列生理过程或生物技术中发生碱基互补配对的有（）①受精作用 ②病毒的增殖过程 ③细菌的二分裂过程 ④目的基因与运载体的结合 ⑤细胞的融合 ⑥翻译 ⑦逆转录

A．②③④⑥⑦

C．①②④⑤⑥

B．①③④⑤⑥ D．②③⑥⑦

解析：选A 碱基互补配对发生在DNA的复制、转录、翻译及逆转录过程中。病毒的增殖过程和细菌的二分裂过程都进行遗传物质的复制；目的基因与运载体结合时黏性末端的碱基也要进行互补配对。受精作用与细胞融合是细胞膜相互识别与融合的过程，不涉及碱基互补配对。

3．下图为细胞内某基因(15N标记)结构示意图，A占全部碱基的20%。下列说法错误的是()

A．该基因中不可能含有S元素 B．该基因的碱基(C＋G)/(A＋T)为3∶2 C．限制性核酸内切酶作用于①部位，DNA解旋酶作用于②部位 D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的脱氧核苷酸链占1/4 解析：选D 基因是有遗传效应的DNA片段，其组成元素有C、H、O、N、P；在双链DNA分子中，A＝T，T也占全部碱基的20%，由于A＋T＋G＋C＝100%、C＝G，得出C和G各占全部碱基的30%，所以该基因的碱基(C＋G)/(A＋T)为3∶2；限制性核酸内切酶作用于①部位的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于②部位的氢键；在14N培养液中复制3次共产生8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，其中有两条母链含15N，所以含15N的脱氧核苷酸链占子代总脱氧核苷酸链的1/8。

4．(2013·临沂一模)某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子（）A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 B．连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个 C．碱基排列方式共有4100种 D．含有4个游离的磷酸基

解析：选A 该DNA分子的一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，另一条链A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，整个DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7。该DNA分子中A＝T＝30，G＝C＝70，连续复制两次，需要腺嘌呤脱氧核苷酸为30×(22－1)＝90个；该DNA分子含有100个碱基对，30个A-T碱基对，70个G-C碱基对，碱基排列方式小于4100种；一个DNA分子由两条DNA链组成，含2个游离的磷酸基。

5．下图为真核细胞内某基因(被15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中C占30%，下列说法正确的是()

A．解旋酶作用于①②两处

B．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2 C．若①处后T变为A，则该基因控制的性状一定发生改变

D．该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占3/4 解析：选B ①处为磷酸二酯键，②处为氢键，解旋酶作用的部位为氢键；由于C占该基因全部碱基的30%，所以A与T均占该基因全部碱基的20%，该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)等于该基因全部碱基中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2；若①处后T变为A，突变后的密码子对应的氨基酸不一定改变，则该基因控制的性状不一定发生改变；该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占100%。

6．(2013·衡阳六校联考)某DNA分子有500个碱基对，其中含有鸟嘌呤300个，该DNA进行连续复制，经测定最后一次复制消耗了周围环境中3 200个腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子共复制了多少次（）A．3次

C．5次

B．4次 D．6次

解析：选C 已知该DNA分子有500个碱基对，其中含有300个鸟嘌呤，则A与T均为200个；最后一次复制消耗了3 200个A，因此，最后一次复制净产生的DNA分子数为3 200/200＝16(个)，则经过复制后，形成的DNA分子总数为32个，因此，这个DNA分子共进行了5(25＝32)次复制。

7.右图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是（）A．此过程需要ATP和尿嘧啶脱氧核苷酸 B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核 C．b中(A＋G)/(T＋C)的比值一定与c中的相同 D．正常情况下a、d链都应该到不同的细胞中去

解析：选D 据图可知，此生理过程是DNA的复制。该过程不需要尿嘧啶脱氧核苷酸；真核生物发生此过程的场所有细胞核、线粒体和叶绿体；b中(A＋G)/(T＋C)的比值与c中的此比值呈倒数关系。

8．用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基上连续繁殖4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。图中表示这三种DNA分子的比例正确的是()

解析：选D 分析题干，DNA分子在含

4N的培养基上连续繁殖4代，可形成16个DNA分子，由于DNA分子的复制是半保留复制，因此16个DNA分子中有2个DNA分子同时含15N和14N,14个DNA分子只含14N，不存在只含有15N的DNA分子。

9．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，是该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期（）A．第一次

C．第三次

B．第二次 D．第四次

解析：选C 由染色体总条数为40条可知是分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为0条到20条之间。

10．下列有关基因的叙述，正确的有（）①基因是具有遗传效应的DNA片段，全部位于染色体上 ②自然选择使基因发生定向变异 ③某基因的频率即该基因在种群个体总数中所占的比例 ④每一个基因都包含特定的碱基序列，具有特异性 ⑤人体内的肝脏细胞和成熟红细胞所含的基因相同

A．①②④

B．②③⑤ C．只有③

D．只有④

解析：选D 真核细胞的基因位于细胞核中的染色体上及线粒体和叶绿体的DNA上；变异是不定向的自然选择只能使基因频率发生定向改变；在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率；人体内的成熟红细胞没有细胞核和各种细胞器，不含遗传物质。

11．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，这说明（）A．基因在DNA上

C．基因具有遗传效应

B．基因在染色体上 D．DNA具有遗传效应

解析：选C 正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。

12．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是（）．A．基因一定位于染色体上 B．基因在染色体上呈线性排列

C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性 D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子

解析：选A 基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子。

二、非选择题(共40分)13．(20分)(2013·湖北八校联考)下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答：

(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①__________，⑦________，⑧__________，⑨________。

(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。(3)从主链上看，两条单链方向________，从碱基关系看，两条单链________。(4)如果将14N标记的细胞培养在含

5N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为________。

(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为________个。

解析：根据碱基互补配对原则可知，①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1∶8。A＝T＝m，则G＝C＝a/2－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24－1)×(a/2－m)＝15·(a/2－m)。

答案：(1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段(2)4 2(3)反向平行 互补(4)①②③④⑥⑧⑨ 1∶8(5)[15·(a/2－m)] 14．(20分)科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)：

实验一：

14细菌――→培养实验二：

15N培养基破碎细菌细离心

――→结果A 胞提取DNA细菌――→培养实验三： N培养基破碎细菌细离心

――→结果B 胞提取DNA

(1)实验

一、实验二的作用是_____________________________________________。(2)从实验二结果C、D看DNA复制__________(是，不是)半保留复制。

(3)如果实验三的结果都为F，据此可判断DNA分子的复制方式________(是，不是)半保留复制。

(4)如果DNA的复制方式是半保留复制，若某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为__________。

(5)如果DNA的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置________，宽度不同的是________带。

解析：(1)实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。

(2)从结果C、D看新形成的DNA分子保留了原来DNA的一条链，DNA复制具有半保留复制的特点。

(3)结果F表明原来被15N标记的DNA的两条链没有分开。(4)“中带”为15N/14N，“中带”略宽，说明新合成的DNA分子之间的相对分子质量有差别，原因可能是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为15N。

(5)结果D和结果E都有2个15N/14N，结果D有2个14N/14N，而结果E有6个14N/14N，所以结果E密度带的数量和位置没有变化，宽度发生变化是轻带。

6.dna分子的结构特点 篇六

1.教学目标

1.知识目标：

（1）概述DNA分子结构的主要特点。

（2）通过介绍DNA双螺旋模型的建立过程，使学生了解现代遗传学的研究方法，强化对学生进行科学态度和方法的教育。

（3）使学生理解DNA的双螺旋结构模型和DNA分子的复制过程，掌握运用碱基互补配对原则分析问题的方 法。

（4）利 用DNA的性质进行实验分析和实验设计。2.能力目标：

（1）在尝试模拟制作基础上，结合资料分析DNA双螺旋结构模型的科学性，反思建模过程，体会建模的思想，提高建模能力。

（2）通过DNA复制的学习，体会DNA半保留复制的方法。（3）通过建构DNA的双螺旋结构，培养学生的动手能力。3.情感、态度和价值观目标：

（1）交流课题研究中搜集的分子结构模型建立过程的相关资料，体验建立DNA双螺旋结构模型的艰辛与曲折，体验科学家的奉献精神，形成勇于创新的科学态度与为科学献身的精神。

（2）认同人类对科学的认识是一个不断深化不断完善的过程。

2.教学重点/难点

重点：

（1）DNA的双螺旋结构及其特点的分析。（2）DNA分子复制的条件、过程和特点。难点：

（1）制作DNA结构模型掌握DNA分子的双螺旋结构的特点.（2）DNA分子复制的过程。

3.教学用具 多媒体

4.标签

必修,生物,苏教版

教学过程(一)预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师：坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往的行人，很少有谁注意到它的旋转是顺时针方向还是逆时针方向。但同样是一座以DNA双螺旋结构为基础设计的雕塑，却因旋转方向的问题，曾引发一起北京世纪盛典文化艺术交流有限公司起诉北京大学的雕塑合同纠纷案件。案件是由于DNA空间结构的旋转方向问题引起的，那DNA到底有什么样的化学组成和空间结构呢？

自从认识到DNA是遗传物质以后，人们就开始了对它的深入研究，到20世纪中期，人们已经了解了DNA的化学组成。

教师：请同学们回顾必修1，组成DNA分子的基本组成单位是什么？ 学生：脱氧核糖核苷酸。

教师：DNA是人体的遗传物质，同一个人的不同细胞中DNA都是相同的，不同人的DNA则是不同的，这些都与DNA的分子结构有关。这节课就让我们共同来学习第2节DNA的分子结构。（课件展示）

（三）合作探究、精讲点拨。

探究一 回眸历史——探究DNA的结构

阅读课本P59-P61边做边学相关内容，并结合图4－6和图4－7，思考并小组讨论下列问题：

〖问1〗随着商品防伪难度的增大和DNA有关知识的普及，近几年来，许多商家尝试着用DNA作防伪标记。其原理是什么？

【讲述】DNA分子的特异性，即每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。〖问2〗孩子既像父亲，又像母亲，知道是什么原因吗？ 【讲述】父母的原始生殖细胞在进行减数分裂之前细胞内的DNA都要经过复制，然后经过减数分裂形成精子和卵细胞，精子和卵细胞通过受精作用形成受精卵，受精卵通过有丝分裂产生子代。所以子代细胞中含有父母的DNA，所以表现的性状和父母相似。

〖问3〗请同学们在桌子上的实验材料中找出脱氧核糖核苷酸模型，看看你能找到几种类型，它们之间有什么区别？

【讲述】4种类型，只在碱基上有区别，有A、G、C、T四种。

〖问4〗哪位同学能说一下四种脱氧核糖核苷酸的名称？请学生拿起模型回答。【讲述】脱氧核糖核苷酸共有4种碱基，模型中较长一些的代表的是腺嘌呤和鸟嘌呤两种碱基，这是因为它们具有双环结构，较短一些的是胞嘧啶和胸腺嘧啶两种碱基，二者是单环结构。这4种类型的脱氧核糖核苷酸仅在碱基上有所差别，所以我们可以根据碱基为其命名。

〖问5〗如果把脱氧核糖核苷酸和RNA的基本组成单位核糖核苷酸相比，二者有什么区别呢？

【讲述】五碳糖不同(脱氧核糖和核糖)；碱基的差别：尿嘧啶与胸腺嘧啶的区别。

〖问6〗回首沃森和克里克的成功给我们留下了哪些启示呢？

【讲述】创新思维是成功者必备的素质，要敢于向权威挑战；要善于吸收别人的成果,博采众家之长；要有合作探究的意识；要选择科学的研究方法。〖问7〗请同学们根据学案上的资料，分析模型和刚才的操作过程，分析总结一下DNA分子的结构特点。

【讲述】①首先是DNA分子含有两条脱氧核糖核苷酸链，两条链按照反向平行方向并向右盘绕成双螺旋。（螺旋直径为2.0nm，螺距为3.4nm，每个螺距有10个碱基对，两个相邻碱基对平面的垂直距离为0.34nm）

②结构的外侧是由脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键交互连接而成的长链，构成DNA分子的骨架；碱基位于双螺旋结构内侧，遵循碱基互补配对原则形成碱基对，即A与T配对，G与C配对，A与T间二个氢键相连，G与C间三个氢键相连。

〖问8〗DNA分子的特异性体现在哪些方面上？

【讲述】DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。DNA分子的特异性体现在三个方面：

①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。②特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。③遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了遗传信息。

探究二 DNA的复制

阅读课本P63－P64的相关内容，并结合图图4－8和图4－9，思考并小组讨论下列问题：

〖问9〗DNA分子复制发生在什么时间? 【讲述】发生在无丝分裂之前或有丝分裂间期；在配子形成时则主要发生在减数第一次分裂之前的间期。

〖问10〗“新”DNA的形成过程怎么进行? 【讲述】有以下三点:

a.解旋提供准确模板:在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，于是部分双螺旋解旋为两条平行双链，此过程叫解旋。解开的两条单链叫母链(模板链)。

b.合成互补子链:以上述解开的两条多脱氧核苷酸链为模板，在酶的作用下，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成两条与母链互补的子链。

c.子母链结合形成新DNA分子:在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链互相盘绕成螺旋结构，解旋完即复制完，形成新的DNA分于，这样一个DNA分子就形成两个完全相同的DNA分子。即边解螺旋边复制。〖问11〗DNA分子复制过程需要哪些条件? 【讲述】DNA分子复制的条件有精确的模板、原料、能量和酶等基本条件。复制的方式是半保留复制，即新DNA分子中都保留了原来DNA分子的—条链。〖问12〗什么叫解旋？解旋的目的是什么？

【讲述】在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。解旋的目的就是为复制提供准确模板。

解开的两条单链叫母链（模板链）。

〖问13〗什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？

【讲述】以上述解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一条链称为子链。一条母链复制一次能形成一条子链。〖问14〗DNA的复制是否就像洗照片似的，有一张底片就可以洗出许多照片来？ 【讲述】不是，与洗照片不同。因为DNA分子的复制结果并没有形成一个完整的、新的

DNA分子，而是形成了一半新、一半旧的两个DNA分子。〖问15〗复制的DNA如何保证准确呢？

【讲述】DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。

〖问16〗研究DNA复制常用的方法是什么？

【讲述】研究DNA复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。

〖问17〗DNA复制能否在体外进行？需要什么样的条件？

【讲述】能进行。①体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足一般条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。

②影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素都可能影响DNA复制。

课堂小结

本节能力目标定位于培养学生自主学习的能力：在自学中领悟知识，去发现问题和解决问题。培养分析和理解能力及创造性思维的能力，通过探索求知、分析图解（这节内容的流程图解较多）、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。培养合作学习的能力，通过小组内与小组间的合作使知识从深度要求达到广度要求。在较好地实现了设定的教学目标的基础上，培养了学生的探究精神和创造性思维。

课后习题

1．下列DNA分子各种碱基数量比中，因生物种类不同而有区别的是（）A．（A+T）/（G+C）B．（A+G）/（T+C）C．（A+C）/（T+G）

D．A/T 2．一双链DNA分子中，胸腺嘧啶占全部碱基的23.8%，则A+C的含量是（）A.76.2%

B.50%

C.23.8%

D.26.2% 3．如图是DNA分子结构模式图，请据图回答问题：

参考答案： 1．A 【解析】B、C、D比值都为1，无特异性。2．B 【解析】

试题分析：DNA双链中A＝T、G＝C，A+G+C+T＝1，所以A+C的含量是50%。考点：考查DNA分子中碱基的比例。

点评：难度较小，理解DNA双链中A＝T、G＝C。3．（1）胸腺嘧啶

脱氧核糖

磷酸（2）［9］氢键

（3）［7］胸腺嘧啶脱氧核苷酸（4）［8］碱基对（5）规则的双螺旋结构

沃森和克里克

板书

第二节 DNA的结构和DNA的复制

一、回眸历史——“解开DNA结构之迷”

二、DNA的结构

1.构成DNA分子的基本单位—脱氧核糖核苷酸 2.脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起形成多核苷酸链 3.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构 4.制作DNA双螺旋结构模型

三、DNA分子的复制

1、概念：

2、发生时间：

3、复制的条件：

4、复制的过程

7.dna分子的结构特点 篇七

关键词：新型DNA分子标记,RGAs标记,RMAPD,SRAP,TRAP

DNA分子标记技术研究始于19世纪80年代,是指能够反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段,是DNA水平上遗传多态性的直接反映,大多数DNA分子标记以电泳谱带的形式表现个体之间的DNA差异[1],是生物分类学、育种学、遗传学和物种起源与进化等研究的重要技术指标之一。DNA分子标记有以下优点: (1)具有较强的多态性;(2)直接以DNA为表现形式。不受环境、季节限制,不受个体发育阶段的影响,不存在基因表达与否的问题,没有组织及器官特异性;(3)许多分子标记表现为共显性;(4)数量的丰富性;(5)表现为“中性”;(6)经济方便和易于观察记录[2]。

根据北京农科院王军等[1],通过检测手段或相关技术,将分子标记划分为三代四类:

1 第一代分子标记技术

以Southern杂交为核心的分子标记技术。最具代表性的是发现最早的RFLP标记。

RFLP(Restriction Fragment Length Polymorp hism,限制性片段长度多态性)是由Grodzicker等于1974年创建,80年代中期发展起来的一种最早的分子标记。RFLP是由于DNA中限制性内切酶酶切识别序列中出现碱基的变异而导致酶切位点的增减所引起的限制性片段长度的差异。基本原理是:将DNA用已知的限制性内切酶消化后,产生大小不等的DNA片段,电泳分离、Southern印迹转移到硝酸纤维膜上,用放射性标记探针与膜上变性DNA杂交,放射自显影,显示出不同材料的多态性图谱。RFLP标记呈共显性遗传。该技术步骤繁杂,工作量大,且DNA的需要量大,在很大程度上限制了RFLP技术的应用[2]。

2 第二代分子标记技术

第二代分子标记技术主要分为两类。第一类为基于PCR的DNA分子标记。根据所用引物的差异,该类标记又分为随机引物PCR标记和特异引物PCR标记,随机引物PCR主要包括RAPD标记和ISSR 标记等,特异引物PCR包括SSR标记和STS标记等。第二类为基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记。这类标记包括两种类型,一种是通过限制性酶切片段的选择性扩增来显示片段长度的多态性,如AFLP标记等,另一种是通过对PCR扩增片段的限制性酶切来揭示扩增区段的多态性,如CAPS标记等。

2.1 基于PCR的DNA分子标记

2.1.1 随机引物PCR标记 (1) RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA,DNA随机扩增多态性):RAPD是由Williams和Welsh两个研究小组于1990年分别研究提出的一种分子标记,是建立在PCR基础上的一种可对整个未知序列的基因组进行多态性分析的DNA分子标记技术。以样品DNA为模板,以一个人工合成的随机寡核苷酸序列为引物,通过PCR非定点扩增DNA片段,用凝胶电泳分析扩增产物DNA片段的多态性[3]。RAPD具有技术简单、检测迅速、灵敏度高、特异性强、检测容易、DNA样品用量少的特点,但RAPD为显性遗传,存在共迁移问题,并且重复性较差。可将RAPD转化为SCAR标记,SCAR通常为显性标记,通过转化可以增加RAPD标记的稳定性和信息量[4]。(2)ISSR(Inter simple Sequence Repeats,内部简单重复序列): ISSR分子标记是由Ziet kiewiez E于1994年创建的,是在微卫星分子标记基础上发展起来的一种分子标记。ISSR基本原理与SSR相似,利用人工合成的16~18个核苷酸重复序列作为引物,对SSR之间的DNA序列进行PCR扩增。ISSR在引物设计上比SSR简单得多,不需知道DNA序列即可用引物进行扩增,又可以比RFLP、RAPD、SSR提供更多的遗传信息,现已在遗传作图、基因定位、遗传多样性、进化、系统发育等研究方面被广泛应用。但ISSR作为一种显性标记(部分共显性),多数情况下不能区别一个位点扩增的DNA片段,且不同物种SSR不同,造成引物在筛选上具有相对的不随机性[5]。

2.1.2 特异引物PCR标记 (1)SSR(Simple Sequence Repeats,简单重复序列):SSR分子标记由Litt M,等于1989年创建的。简单重复序列6~8个核苷酸的重复序列,分布于整个基因组的不同位置上。由于重复次数的不同及重复程度的不完全造成了每个位点的多态性。根据其两端的保守序列设计一对特异性引物,PCR扩增,再经聚丙烯酰胺凝胶电泳即可显示不同基因型个体在这个SSR位点的多态性[6]。(2)STS(Sequence tagged Site,序列标记位点):STS标记是由OlsonM于1989年创建的,是一种等位点的标记,在不同基因组间具有特异性,它是将RFLP标记技术转化为基于PCR的方法,通过设计一对长度约20bp的特异引物,对基因组DNA 进行扩增,该方法在设计引物时也需要测序,但是,一旦获得引物,STS 法就变得和RAPD 一样简单、迅速[1]。

2.2 基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记

2.2.1 限制性酶切片段的选择性扩增来显示片段长度的多态性 (1) AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism,扩增片段长度多态性):1993年由荷兰科学家Zabeau等创建的AFLP分子标记技术,是利用PCR技术检测DNA多态性的一种方法[7]。AFLP的基本原理是对DNA限制性酶切片段进行选择性扩增。具体操作为基因组DNA经限制性内切酶双酶切后,形成分子量大小不等的限制性片段,再将双链人工接头(artificial adapter) 连接在这些DNA片段的两端,形成一个带接头的特异片段,并作为扩增反应的模板,扩增片段经过聚丙烯酰胺凝胶电泳分离检测[8]。

2.2.2 对PCR扩增片段的限制性酶切来揭示扩增区段的多态性 (1)CAPS(Cleaved Amplified Polymorphic Sequence,放大剪切序列多态性):CARS标记是1993年由Paran在RAPD技术的基础上发展起来的。基本流程是:先作RAPD分析,回收RAPD片段,克隆和测序,再根据该序列设计特定引物,进行PCR扩增,可以鉴定出与原来的RAPD片段相对应的单一位点。该标记为共显性遗传。由于CARS标记使用的引物长,因而实验的可重复性高,因此比RAPD和其它利用随机引物的方法在基因定位和作图中的应用要好[2]。

3 基于单核苷酸多态性的DNA分子标记

第三代分子标记是基于单核苷酸多态性的DNA分子标记,如SNPs标记。(Simple Nucleotide Polymorphisms,单核甘酸多态性)

同一位点的不同等位基因之间常常只有一个或几个核苷酸的差异,从分子水平上对单个核苷酸的差异进行检测具有重要意义。随着计算机和DNA芯片技术引入分子生物学领域,研究者可同时对成千上万个克隆测序,用计算机分析数据和显示最终结果。目前,检测SNPs标记最常用的方法有两种,①随机扩增DNA(RAPD)法,②DNA芯片(DNAchip)检测法[1]。

4 几种新型分子标记

4.1 RGAs标记(Resistance Gene Analogs,抗病基因类似物)

RGAs是用基于抗病基因保守序列设计的引物扩增基因组得到的抗病基因类似序列的新型的分子标记。尽管基因间整个序列的同源性不足于用RFLP杂交检测,但抗病基因中存在的这些保守区域为在其它植物中进行PCR扩增和分离RGAs提供了机会[9]。

4.2 RMAPD标记(random microsatellite amp lify polymorphic DNA,随机微卫星扩增多态)

利用RAPD引物和微卫星上游或下游引物结合,对基因组DNA进行扩增,探索更有效的揭示所有微卫星及其他DNA遗传多态性的方法,以期获得研究DNA多态性的新的分子标记方法。因该方法同时利用随机引物和微卫星引物进行扩增,暂时定名为随机微卫星扩增多态DNA[10]。

4.3 SRAP(Sequence Related Amplified Polymorphism,相关序列扩增多态性)

SRAP标记是基于PCR技术的新型分子标记技术,其原理是利用基因外显子里G、C含量丰富,而启动子和内含子里A、T含量丰富的特点设计两套引物,对开放阅读框架进行扩增。此技术具有简便、稳定、中等产率和容易得到选择条带序列的特点,在基因组中分布均匀,适合于不同作物的基因定位、基因克隆和遗传图谱构建[11]。

4.4 TRAP标记(Target Region Amplified Polymorphism,靶位区域扩增多态性)

TRAP是由HUJG等于2003年从SRAP技术改进而来的新型分子标记技术,其原理是借助大规模测序技术产生的庞大生物序列信息,利用生物信息学工具和表达序列标签数据库信息设计引物,对目标候选基因序列区进行PCR 扩增产生多态性标记。此标记具有操作简单、重复性好、稳定性好、效率高的特点。目前已经成功应用于许多植物的遗传图谱构建、重要性状基因标记、种质资源的多样性研究及分子标记辅助育种等方面[11]。

分子标记作为新的遗传标记,具有比形态标记、细胞标记和同工酶标记显著的优点,因此自分子标记诞生短短20多年间,已发展了许多种分子标记技术,并已被广泛应用于动植物遗传育种、连锁图谱构建、基因定位与克隆和物种鉴定等方面。尽管分子标记有许多优势,但目前发现的任何一种分子标记均不能满足作为理想的遗传标记的所有要求,但可以预见,在不久的将来,分子标记技术会产生深远的影响。

参考文献

[1]王军,谢皓,郭二虎,等.DNA分子标记及其在谷子遗传育种中的应用[J].北京农学院学报,2005,20(1):76-80.

[2]王晓梅,杨秀荣.DNA分子标记研究进展[J].天津农学院学报,2000,7(1):21-24.

[3]邓俭英,刘忠,康德贤,等.RAPD分子标记技术在蔬菜研究中的应用[J].种子,2005,24(3):39-42.

[4]胡学军,邱正名,李金泉.RAPD分子标记技术及其在十字花科蔬菜研究中的应用[J].湖北农业科学,2005(3):107-110.

[5]杨玉玲,马祥庆,张木清.ISSR分子标记及其在树木遗传育种研究中的应用[J].亚热带农业研究,2006,2(1):18-24.

[6]孙琦,孟昭东,张发军,等.SSR标记在玉米遗传育种中的应用[J].玉米研究,2006,14(1):37-39.

[7]罗培高,任正隆,张怀渝,等.AFLP分子标记及其在作物遗传育种中的应用与前景[J].作物研究,2001,19(4):406-410.

[8]伍春莲,孙敏,王颖,等.AFLP分子标记及其在禾本科作物遗传改良中的应用[J].作物研究,2001(4):48-51.

[9]钟鸣,牛永春.DNA分子标记技术在小麦抗锈病基因研究中的应用[J].植物保护,2000(2):32-35.

[10]蓝贤勇,陈宏,张永德,等.一种新的分子标记方法—随机微卫星扩增多态DNA(RMAPD)[J].遗传,2006,28(1):78-84.

8.DNA分子的相关计算疑难突破 篇八

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%。

9.dna分子的结构特点 篇九

DNA单链二级结构预测与单链构象多态性分析的一致性研究

单链构象多态性(SSCP)分析是一种简便,快速检测DNA突变的方法,它在基因突变检测、遗传分析、进化研究等领域有着广泛的应用价值.但是这种方法的突变检出率随DNA序列不同而变化,一般只能达到70%～80%.这主要是有的碱基突变对单链DNA的构象影响较小,不能通过SSCP检测出来.将计算机对DNA二级结构的预测结果和实验结果作了对比,发现二者有很高的一致性.这一结果表明计算机的.DNA单链二级结构预测分析可用于PCR-SSCP分析的辅助设计,提高SSCP的突变检出率.

作 者：何云刚 谭德勇 钱伟 赖建华 谢咏芳 作者单位：云南大学生物技术系,昆明,650091刊 名：生物化学与生物物理进展 ISTIC SCI PKU英文刊名：PROGRESS IN BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS年，卷(期)：200128(6)分类号：Q319.3关键词：突变检测 DNA单链二级结构预测 单链构象多态性分析学科分类号Q319.3

10.DNA的结构和DNA的复制 篇十

【关键词】 DNA的结构 DNA的复制

【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772（2013）08-023-01

一、电话教学目标

1. 知识目标：概述DNA分子的复制过程。探讨DNA复制的生物学意义。

2. 能力目标：通过介绍科恩伯格、米西尔森、斯塔尔的实验，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养学生科学性思维的能力。

通过小组分析讨论实验结果，培养学生自主探讨、合作学习的能力。通过自学课文，培养学生识图能力和自学能力。

3. 情感态度与价值观目标：通过揭示DNA结构和功能的相互统一，对学生进行辩证唯物主义世界观教育。通过分组探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。

二、教学重点和难点

教学重点：探究DNA分子复制的方式及复制过程。

教学难点：DNA分子的复制过程及办保留过程实验分析。

三、教学过程

1. 将“问题探讨”作为情景，引入新课

导入：上节课我们共同学习了DNA结构，作为遗传物质，DNA在结构上应该具备哪些特点？生物的结构与功能总是相互适应的，DNA作为遗传物质应该首先具备什么功能呢？

（板书课题）DNA的复制。

但DNA是不是真的就能复制呢？有什么证据能证明DNA能复制呢？科恩博格设想，细胞呢必需有合成DNA所需的酶。于是他把大肠杆菌碾碎，用其提取液加上四种脱氧核苷酸，其中至少有一种用同位素标记，便于检查结果。再加上一些微量的DNA作为“模板”，（比如小牛胸腺DNA）。把上述混合液在有镁离子存在的条件下于37C温度下静置30分钟，发现防渗性物质进入DNA部分，说明有新DNA合成。新合成的DNA分子用过滤沉淀法提纯后，科恩伯格测定了产物DNA的碱基组成，发现它们同模板DNA组成惊人相似。

剖析试验，分析得出DNA分子复制的条件和特点。

⑴DNA可以复制吗？实验中哪些信息支持此结论？⑵DNA复制需要哪些原料？（3）如果不加入“模板”DNA，DNA可以合成吗？

2. 层层设疑，导入剖析经典实验

这个实验说明了DNA复制的微观过程吗？如果没有你能根据所学过的知识设计一个DNA 复制的模型吗？当时科学家设计的模型又是什么呢？（投影播放三个模型）①全保留复制模型：作为模板的DNA的两条母链分开，分别复制形成两条DNA子链，此后两条母链彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。②弥散复制模型：亲代DNA双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链又以某种方式聚集成“杂种链”。③半保留复制：在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个双螺旋分子中，每个分子中都有一条旧链和一条新链。

让同学们仔细阅读三个模型，同时分组讨论对三个模型的理解和认识。让小组代表把他们的理解画在黑板上。

问题：DNA复制到底是一个什么样的过程？我们能否设计一个实验验证呢？DNA 是肉眼看不到的，如何才能分辨出那个DNA是原来就存在的，还是新形成的呢？

通过科恩伯格的实验同学们可以想出同位素标记法，分步演示米西尔森和斯塔尔的实验1957年美国的米西尔森和斯塔尔采用稳定的同位素15N作DNA标记，15N可以导致DNA分子密度显著增加这样可以通过密度梯度离心将不同的DNA分子区分开来。通过层层设疑引导学生画出“轻链”“重链”“混合链”离心后在试管中的位置。如：同学们想一想；如果两条链都用15N标记的DNA分子与用14N 标记的DNA分子相比哪一条较轻，离心的话哪一种在底部？

先播放亲代的离心结果让同学们感受一下成功的喜悦。然后播放第二步试验，但不显示实验离心结果，让同学们根据所学预测不同模型的离心结果。如：①如果DNA复制是全保留复制，离心结果如何？②如果DNA复制是弥散复制，离心结果如何？③如果DNA复制是半保留复制，离心结果如何？而后显示出真实的实验结果，引导同学们排除全保留复制模型。然后播放第三步同樣不显示离心结果，让同学们预测弥散复制与半保留复制各会有什么样的结果。如：同学们预测一下，如果是弥散复制会是什么结果？如果是半保留复制又是什么结果？而后显示真实的离心结果，排除弥散复制模型。得出DNA复制半保留复制模型。

3. DNA的复制过程

自学导读：向同学们展示DNA分子复制示意图。阅读P63～P64 三小段文字，找出复制的概念、时间、条件、过程、结果、意义，完成结构化知识图表。

概念：___________，___________。时间：___________，___________。

条件：___________，___________，___________，___________。

过程：___________，___________。结果：___________，___________。

意义：___________。

播放DNA分子复制的flash动画过程，形成感性认识。

4. 知识巩固

1. 用标记有15N的一个双链DNA分子，在14N的培养液中进行两次复制后，其后代的DNA分子单链中，含14N和15N的比值为（ ）.

A. 1：1 B. 2 ：1 C. 3：1 D. 4：1

2. 下列关于DNA分子复制的叙述中，正确的是（ ）.

A. 把信息从基因传递给染色体 B. 代与代之间的信息传递

C. 按照基因的指导产生蛋白质 D. 释放糖类中的能量

小结：a. DNA分子的复制是一个半保留复制过程。b. 复制时边解旋边复制。c. 复制过程中母链与子链之间严格遵循碱基互补配对原则。

课下思考：DNA分子复制时，原来两条链之间氢键要打开，DNA的稳定性是否改变。

11.dna分子的结构特点 篇十一

分子模拟, 是上世纪80年代兴起的一种计算机辅助实验技术, 是指利用理论方法与计算技术, 模拟或仿真分子运动的微观行为, 通过以原子水平的分子模型来模拟分子的结构与行为, 进而模拟分子体系的各种物理化学性质, 广泛的应用于计算化学, 计算生物学, 材料科学领域, 小至单个化学分子, 大至复杂生物体系或材料体系都可以是它用来研个小的对象。其研究成果可以用于教学方面, 对于DNA分子的介绍和认识, 以及对DNA分子结构的深入了解都有所帮助, 可以免去制作实体模型的过程, 降低成本, 还可以模拟一些简单的实验, 从而能减少在实验室中进行真实实验所带来的时间长、成本高、危险大等问题。

2 相关研究工作综述

Flare3D是一个可以创建基于Adobe Flash的交互式3D内容的平台。它具有强大的渲染引擎和直观的集成开发环境, 是一款功能强大的3D引擎。Flare3D具有强大的类库, 里面的功能非常全面, 同时再配合上它与3DS MAX的完美结合, 足以让我们创建一个完美的三维空间。Flash作为普及率最高的平台, 短小精悍, 能够在各种浏览器、操作系统和移动设备上使用, 功能强大, 兼容性高。Flash被称为是“最具灵活性的前台”, Action Script是Adobe的Flash平台的官方编程语言, 用于为Web、移动设备和桌面计算机创建内容和应用程序, 可以被许多不同的制作者用于许多不同的途径。利用Flare3D为Flash创建的内容无需任何额外的插件, 可直接通过Flash呈现出来。而且Flare3D可以与Action Script3.0完全结合, 所以通过Flare3D创建的基于Flash的场景及3D内容, 可以在Action Script3.0的协调下, 契合而便捷的通过网络展现在用户面前。

3 本文的技术路线

首先要为其提供一个可以呈现对象并对目标可以实施操作的一个3D舞台。通过SWF创建3D场景, 然后在其中用private var scene:Scene3D;创建一个作为我们所有对象的基本容器。有了舞台之后就开始考虑模型了。Flare3D可以与3DS MAX很好的结合做出非常逼真的模型, 可以将两者的优势最大化。在这里我们只用3DS MAX做好几个常用的基本模型, 然后通过Flare3D将其组合起来形成DNA分子。做好的这些模型以.f3d的形式存在数据库里, 使用时只需要在需要之时通过简单的代码将其加载到舞台中即可。Var single Base:Pivot3D=scene.addChild From File (“single Base.f3d”) ;

base Pair模型为我们创建DNA分子的基本元素, 通过对该元素的按坐标加载可以构建出一个完整的DNA链段。首先我们要选择坐标, 此坐标原点即为分子最低层碱基对的中心位置, 以此点为中心向上延伸并旋转从而构建出DNA分子。加载了碱基对元素, 并设置了其坐标以及角度, 并将它添加到舞台中从而可以显示出来。Position为对象的坐标原点, 也就是对象的几何中心所在的位置。在确定了整个DNA分子的坐标原点 (也就是第一个碱基对的坐标原点) 之后, 后面每个新加载的碱基对都是在原基础上上升15个坐标, 即Z轴坐标值增加15, 同时Rotate为目标的旋转角度, rotate Y说明目标是围绕Y轴旋转15度。为所有的碱基对元素设置一个整体CONTAINER容器, 使其可以作为一个整体响应操作之后, 就可以进行下一步的展示工作了。

在舞台中已经有了对象, 想要让对象通过旋转的方式将结构呈现给用户时, 可以为其添加一个舞台绕指定轴旋转的功能:

如此设置之后, 若想要展示分子的结构, 只需按住R键, 整个场景便会围绕Y轴以每秒一度的速度旋转。

4 结束语

本文提出了一种基于Flare3D的DNA分子的模型模拟以及展示的功能, 用于创建3D的DNA分子模型, 并将其以旋转的形式展现给用户。可用于教学中对于DNA分子机构更深刻的理解和认识。在此研究基础上, 可以为模型添加更多互动功能从而达到模拟实验室的功能, 使得研究可以更全面的为科研工作提供便利。

参考文献

[1]付伟忠, 张运陶, 程正军.基于Flash的无机晶体模型程序编制及其应用[J].西华师范大学学报, 2009, 30 (2) :169-174.

[2]崔波, 王艳华.用flash制作三维分子模型[J].计算机与应用化学, 2004, (4) :623-626.

[3]李昌国, 朱福全, 杨宇科.基于WEB的三维虚拟分子实验室的设计与实现[J].计算机应用与软件, 2011, 28 (8) :173-176.