高中生物 第三章 基因的本质 3.2 DNA分子的结构课件 新人教版必修2(4).ppt

第3章基因的本质 第2节dna分子的结构 学习目标 1 说出dna双螺旋结构模型的构建者 2 概述dna分子双螺旋结构的特点 3 应用碱基互补配对原则 腺嘌呤和胸腺嘧啶配对 鸟嘌呤和胞嘧啶配对 4 依据碱基互补配对原则 推算dna分子的碱基比例 学会用数学语言描述生命现象 dna的化学组成 脱氧核糖核酸 chonp 脱氧核苷酸 复习提问 脱氧核糖 含氮碱基 磷酸 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 复习dna的化学组成 a 腺嘌呤g 鸟嘌呤c 胞嘧啶t 胸腺嘧啶 含氮碱基种类 因此 脱氧核苷酸也有4种 腺膘呤脱氧核苷酸 a 胞嘧啶脱氧核苷酸 c 鸟瞟呤脱氧核苷酸 g t 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 复习dna的化学组成 脱氧核苷酸如何形成dna分子 dna的结构又是如何 荣获1962年诺贝尔医学生理学奖 威尔金斯 克里克 沃森 dna的空间结构 图的上半部分是以超高分辨率扫描式电子显微镜拍到的照片 图的下半部分是dna的人工模型 从图上可辨认出dna是由两条链交缠在一起的螺旋结构 dna的结构模式图 从图中可见dna具有规则的双螺旋空间结构 放大 dna的空间结构 1 dna是由几条链构成的 它具有怎样的立体结构 2 dna的基本骨架是由哪些物质组成的 它们分别位于dna的什么部位呢 活动一 5分钟 阅读课本47 49页 思考并讨论下列问题 5分钟 3 dna中的碱基是如何配对的 它们位于dna的什么部位 dna分子结构的主要特点 dna分子结构的主要特点 1 dna分子是由条链组成 盘旋成结构 2 交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 排列在内侧 3 碱基通过连接成碱基对 并遵循原则 反向平行 双螺旋 脱氧核糖和磷酸 碱基对 氢键 碱基互补配对 2 dna分子的结构 dna平面结构 5 5 3 3 构成方式 磷酸二酯键 磷酸二酯键 dna分子结构的主要特点 dna的空间结构 双螺旋结构 dna分子是由两条链组成的 这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 dna分子结构的主要特点 氢键 碱基互补配对原则 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 碱基对 dna分子结构的主要特点 思考 在一个dna分子中 那些碱基比例较高 则该dna分子就比较稳定 dna分子结构的主要特点 碱基配对时 为什么只能是a配t g配c 不能是a配c g配t呢 另一方面 嘌呤碱基a和g是双环化合物 而嘧啶碱基c和t是单环化合物 在碱基互补配对时 只有始终是嘌呤碱基与嘧啶碱基配对 才能保证两条长链之间的距离恒定 因为a与t通过2个氢键连接 g与c通过3个氢键连接 这样使dna的结构更加稳定 开阔视野 a a a t t t g g g g c c c a t c 1 dna分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的 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 碱基在内侧 3 两条链上的碱基通过氢键连结起来 形成碱基对 且遵循碱基互补配对原则 dna双螺旋结构的主要特点 dna的结构和组成可用 五四三二一 表示分别表示的是什么 五种元素 c h o n p 四种碱基 a g c t 相应的有四种脱氧核苷酸 三种物质 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 两条长链 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋 规则的双螺旋结构 dna分子结构的主要特点 课堂反馈 1 下面是dna的分子的结构模式图 说出图中1 10的名称 1 胞嘧啶2 腺嘌呤3 鸟嘌呤4 胸腺嘧啶5 脱氧核糖6 磷酸7 胸腺嘧啶脱氧核苷酸8 碱基对9 氢键10 一条脱氧核苷酸链的片段 教学目标 dna分子结构的主要特点 a a a t t t g g g g c c c a t c 你注意到了吗 两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的 长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的 思考与讨论 p50页 模型建构 1 dna只含有4种脱氧核苷酸 它如何能够储存足够量的遗传信息 2 dna是如何维系其结构的稳定性 dna虽然只含有4种脱氧核苷酸 但是碱基对的排列顺序却是千变万化的 碱基对千变万化的排列顺序使dna储存了大量的遗传信息 靠dna分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联 思考与讨论 1 稳定性 是指dna分子双螺旋结构的相对稳定性 脱氧核糖和磷酸交替排列 碱基互补配对 2 多样性 dna分子在碱基比率 a t g c 和碱基对的排列顺序存在的差异 注 dna分子中碱基对 脱氧核苷酸 的排列顺序代表的是遗传信息3 特异性 每种生物的dna分子都有特定碱基比率和碱基序列 具有特定的功能 dna分子的多样性和特异性从分子水平上解释了生物体具有多样性和特异性的原因 dna分子的特性有哪些 碱基互补配对原则应用规律 a g t c a g t c a c t c t g a g 恒等 一半 教学目标 碱基互补配对原则应用 碱基互补配对原则应用规律 设dna一条链为1链 互补链为2链 根据碱基互补配对原则可知 a1 t2 a2 t1 g1 c2 g2 c1 则在dna双链中 a t g c 可引申为 嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数a g t c即a g t c 1 例题1 某双链dna分子中 g占23 求a占多少 27 1 沃森和克里克在构建模型的过程中 利用了他人的哪些经验和成果 2 沃森和克里克在构建模型的过程中 出现过哪些错误 他们是如何对待和纠正这些错误的 思考与讨论 旁栏思考题 p48 1 1 当时科学界已经发现的证据有 组成 n 分子的单位是脱氧核苷酸 n 分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的 2 英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的 的 射线衍射图谱 3 奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果 腺嘌呤 的量总是等于胸腺嘧啶 的量 鸟嘌呤 的量总是等于胞嘧啶 的量这一碱基之间的数量关系 4 美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法 1950年 即按照 射线衍射分析的实验数据建立模型的方法 因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构 以完整的 简明扼要的形象表示出来 为此 沃森和克里克像摆积木一样 用自制的硬纸板构建 n 结构模型 旁栏思考题 p48 1 沃森和克里克在构建模型的过程中 利用了他人的哪些经验和成果 2 沃森和克里克在构建模型的过程中 出现过哪些错误 他们是如何对待和纠正这些错误的 思考与讨论 旁栏思考题 p48 2 最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型 在这些模型中 他们将碱基置于螺旋的外部 在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下 他们否定了最初建立的模型 在失败面前 沃森和克里克没有气馁 他们又重新构建了一个将磷酸 核糖骨架安排在螺旋外部 碱基安排在螺旋内部的双链螺旋 最初构建的模型 连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的 即a与a t与t配对 但是 有化学家指出这种配对方式违反了化学规律 1952年 沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息 腺嘌呤 的量总是等于胸腺嘧啶 的量 鸟嘌呤 的量总是等于胞嘧啶 的量 于是 沃森和克里克改变了碱基配对的方式 让a与t配对 g与c配对 最终 构建出了正确的dna模型 旁栏思考题 p48 课堂小结 dna分子的结构1 基本组成元素 c h o n p2 基本组成物质 脱氧核糖 磷酸 含氮碱基3 基本组成单位 脱氧核苷酸 4种 腺嘌呤脱氧核苷酸 a 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 t 鸟嘌呤脱氧核苷酸 g 胞嘧啶脱氧核苷酸 c 4 化学结构 四种脱氧核苷酸聚合而成的脱氧核苷酸链5 空间结构 双螺旋结构1 dna分子由2条脱氧核苷酸链组成 2条链反向平行排列盘旋成规则的双螺旋结构 2 dna分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧 主链 构成基本骨架 碱基排列在内侧 侧链 3 2条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 碱基配对遵循碱基互补配对原则 a与t配对 g与c配对 例1 证明 在双链dna分子中 所有的嘌呤碱之和等于所有的嘧啶碱之和 即a g c t 例2 在一个dna分子中 若甲链 a g c t 1 2 则在互补的乙链中 a g c t 在整个dna分子中 a g c t 例3 在一个dna分子中 若甲链 a t c g 1 2 则在互补的乙链中 a t c g 在整个dna分子中 a t c g 根据上述公式 可鉴定dna分子是单链还是双链 若在一个dna分子中 a g c t 且a t c g 说明此dna为单链 若在一个dna分子中 a g c t 且a t c g 说明此dna为双链 碱基比例的相关计算 不互补碱基 倒数关系 互补碱基 对等关系 2 1 1 2 1 2 化难为易 双链dna分子中 a g t c a c t g t c a g t g a c 1 规律总结 a t g c a g t c a c t g 50 两个互补碱基相等 任意两个不互补碱基之和恒等且各占dna总碱基数的50 不互补碱基之和的比值等于1 双链dna分子中a t g c等于其中任何一条链的a t g c n n 在dna分子中一条链中a t的和占该链碱基比率等于另一条链中a t的和占该链碱基比率 还等于双链dna分子中a t的和占整个dna分子的碱基比率 两条链中a g t c互为倒数 即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数 不同生物的dna分子中 其互补配对的碱基之和的比值不同 代表了每种生物dna分子的特异性 a c t g 1不能反映种间差异 a t c g 不同生物一般不同 反映种间差异 1 在一条双链dna分子中 腺嘌呤占35 它所含的胞嘧啶应占 a 15 b 30 c 35 d 70 2 在双链dna中有鸟嘌呤p个 占全部碱基的比例为n m m 2n