DNA分子的结构课件 高一下学期生物人教版必修2

DNA分子的结构回眸历史沃森（J.D.Wstson)&克里克（F.Crick）剑桥大学卡文迪什实验室生物学家物理学家

1953年4月25日，克里克和沃森合作研究的DNA双螺旋模型在著名的《自然》杂志上发表，引起了极大的轰动。这个模型解释了一直以来困扰人们的很多问题，告诉人们DNA分子在细胞分裂时能够自我复制，完美地解释了生命体要繁衍后代，物种要保持稳定，细胞内必须有遗传属性和复制能力的机制。DNA双螺旋模型的诞生是生物学发展史上的一座丰碑，被视为分子生物学诞生的标志。

沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔生理学或医学奖。左一：威尔金斯左三：克里克左五：沃森【科学事实】20世纪30年代，科学界已经认识到：

DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。1分子磷酸1分子脱氧核糖1分子含氮碱基活动一、DNA结构的探索与模型建构1分子脱氧核苷酸=

+

+

.脱氧核糖含氮碱基磷酸1’2’3’4’5’代表磷酸S代表脱氧核糖(含S的一面向上)代表4种碱基代表连接各组分的化学键【模型建构1】:脱氧核苷酸活动一、DNA结构的探索与模型建构小组合作构建四种脱氧核苷酸，并能描述自己所建构的不同种脱氧核苷酸2min脱氧核苷酸成果展示5’1’3’ACT腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸

胸腺嘧啶脱氧核苷酸G脱氧核苷酸的种类问题1：脱氧核苷酸之间是如何连接成长链？…非常稳定，在温度25℃，PH7.0的水溶液中其半衰期长达千亿年4123OHHCH2Hp=OHOOHOCH2H123OHH443′,5′—磷酸二酯键【求证】【模型建构2】

一条脱氧核苷酸链小组合作，将已经建构好的脱氧核苷酸制作成一条脱氧核苷酸链（建议长链为4~6个脱氧核苷酸），并做好展示的准备2min活动一、DNA结构的探索与模型建构DNA单链成果展示问题2：DNA分子是由几条脱氧核苷酸链构成的？资料1：威尔金斯通过X衍射图谱发现，DNA分子的直径比单独一条链的直径大。资料2：美国化学家鲍林，他把DNA分子当做化合物研究，他发现三链DNA中的水含量与实际测得DNA的水含量不符。资料3：沃森和克里克根据X射线衍射图谱推算出DNA的螺旋结构，且因为第4层线上的斑点消失，表明这是另一条螺旋的干扰，由此推测出DNA是

。【求证】双链富兰克林拍摄的DNA衍射图谱问题3：DNA的两条链之间是怎么连接的？【求证】碱基在内侧碱基在外侧碱基在同一侧

1951年，富兰克林通过提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。研究表明，磷酸基团具有亲水性，碱基具有疏水性，而DNA分子在细胞内始终处于水环境中。内侧外侧【再求证】DNA分子的磷酸—脱氧核糖交替排列在外部，碱基排列在内侧DNA双螺旋结构之母【模型建构3】

DNA双链活动一、DNA结构的探索与模型建构小组合作，建构DNA双链结构模型，

（建议：双链至少含有4对脱氧核苷酸）3minDNA双链成果展示5’5’5’5’3’3’3’3’DNA的两条单链连接方资料：1950年奥地利生物化学家查哥夫应用紫外分光光度法结合纸层析等技术对不同生物细胞中的DNA做4种碱基定量分析。不同来源DNA4种碱基的比例关系来源A:GT:CA:TG:C嘌呤:嘧啶牛1.291.431.041.001.1人1.561.751.001.001.0母鸡1.451.291.060.910.99鲱鱼1.431.431.021.021.02小麦1.221.181.000.970.99酵母1.671.921.031.201.0嗜血流感菌1.741.541.070.911.0【再求证】问题4：两条链中的碱基如何排列在内侧？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。P41352oP413520PP13P41352oP413520PP43两条DNA单链反向平行，并且一条链是5’→3’，另一条链是3’→5’。5’3’5’3’富兰克林：DNA分子旋转180度，看起来与之前一样。问题5：两条DNA单链是同向还是反向？【再求证】检验、修正模型两条DNA单链构成的DNA双链A与T配对G与C配对ATGCCGTA问题6：DNA分子的结构就是平面的吗？推断：DNA分子是螺旋的楼梯俯视图DNA的X射线衍射图谱

威尔金斯通过对DNA的Ｘ射线衍射图谱进行分析和测量，发现DNA分子像圆筒一样缠绕在一起，沿其分子长度方向每隔0.3-0.4nm有一个很强的衍射，若将这些很强的衍射区分离出后，沿长度方向是中空的。【再求证】比对证实DNA是一个双螺旋结构分子沃森、克里克将他们制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比对证实，发现两者完全相符。【模型建构4】

DNA双螺旋活动一、DNA结构的探索与模型建构请同学们拿起已经构建好的平面结构图进行旋转，感受DNA的双螺旋。1min科学事实求证模型建构比对证实双螺旋修正再求证A-T，G-C反向平行碱基在内双链长链直觉1、观察DNA分子的双螺旋结构模型，归纳总结DNA分子的结构特点。DNA分子是有

条链组成，

盘旋成

结构。

交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；

排列在内侧。碱基通过

连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：

（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两活动二：分组合作，交流共享A与T，G与C2、基于结构特点，尝试提炼升华结构与功能的内在联系。活动二：分组合作，交流共享反向平行的双螺旋稳定不变脱氧核糖与磷酸交替排列稳定不变碱基互补配对方式稳定不变碱基对的排列顺序千变万化每个生物体的DNA分子的碱基对排列顺序一定，其排列顺序代表着遗传信息稳定性多样性特异性根据DNA模型，能否提出能保证亲子代DNA分子遗传信息一致性的DNA复制机制的假说。我们未曾忽略，我们提出来的碱基特异性配对的原则立即展示出遗传物质可能的复制机制。【检测与练习】

1．下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。12345678109GTCA1.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【检测与练习】2．一条DNA单链的序列是5’-GATACC-3’，那么它的互补链的序列是

（

）A．5’-CTATGG-3’

B．5’-GATACC-3’C．5’-GGTATC-3’

D．5’-CCATAG-3’C【检测与练习】3.拓展题 你能根据碱基互补配对原则，推导出相关的数学公式吗？推导后，尝试进一步总结这些公式，从中概括出一些规律。 ∵A=TG=C ∴A+G=T+C∴

也可以写成以下形式：规律概括：在DNA双链中，任意两个不互