生物人教版（2023）必修2 3.2DNA分子的结构（共37张ppt）

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第2节DNA分子的结构

感受螺旋美

新加坡滨海湾双螺旋桥

中关村DNA双螺旋模型《生命》

卡延塔

“最高最拧巴”的大厦

种种的螺旋建筑最初的灵感都来自它“DNA的结构”

温故知新

DNA的化学组成

DNA中文全称是

脱氧核糖核酸

，是

主要遗传物质

。

它的基本组成单位是

脱氧核糖核苷酸

它的组成元素为

。

C、H、O、N、P

。

结构简式

脱氧核糖

含氮碱基

P

含氮碱基的种类

A——腺嘌呤

G——鸟嘌呤

C——胞嘧啶

T——胸腺嘧啶

脱氧核苷酸的种类

脱氧核糖

A

P

脱氧核糖

脱氧核糖

脱氧核糖

G

C

T

P

P

P

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

DNA结构研究竞赛

这四种脱氧核苷酸是怎样连接起来的？DNA的空间结构到底是怎么样的？

上世纪的四五十年代，在欧美科学家中间展开了一场研究竞赛。

一、DNA双螺旋结构模型的构建

（1）1951年，富兰克林、威尔金斯展示了DNA的X射线衍射图谱，并且获得了相关数据。

威尔金斯

富兰克林

DNA衍射图谱

（2）沃森和克里克的尝试

沃森和克里克根据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱推算出DNA分子呈螺旋结构。并最终构建出如下结构：

A

T

G

C

A

T

G

C

碱基同型配对模型

脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，碱基排列在内部，且同型碱基配对的双链螺旋。

A——A

T——T

G——G

C——C

磷酸二酯键

×

（3）1952年，查哥夫提出：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。

查哥夫

（4）沃森和克里克的再次构建

A

T

T

G

C

A

C

G

氢键

A——T

C——G

碱基互补配对

（5）1953年，沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》

沃森和克里克改变碱基配对方式之后，用金属材料制作的模型和拍摄的X射线衍射图比较，发现两者完全相同。

（左）沃森（右）克里克

（6）1962年，沃森、克里克、威尔金斯三人因这一研究成果共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。

DNA结构研究竞赛

英国皇家学院

E.Chargaff

米国加州理工大学

威尔金斯

富兰克林

鲍林

英国剑桥大学

沃森

Chargaff法则

克里克

博采众长

兼收并蓄

DNA分子双螺旋结构

DNA分子X射线衍射图

主要用模型构建法研物质结构

二、DNA的结构

（1）外侧：

交替连接

和

——构成

磷酸

脱氧核糖

基本骨架

（“扶手”）

（2）内侧：

两条链上的碱基通过

氢键

连接成碱基对

（“阶梯”）

碱基对

A与T配对；G与C配对

AT/GC

——

——

——

——

——

（3）由两条链按

方式盘绕成

结构

反向平行

双螺旋

“五、四、三、二、一”记忆小规律

五种元素：

四种碱基：

三种物质：

两条长链：

一种螺旋：

C、H、O、N、P

A、G、C、T

磷酸、脱氧核糖、含氮碱基

两条反向平行的脱氧核苷酸链

规则的双螺旋结构

三、DNA的结构特性

1、多样性：

碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。

在生物体内，一个最短的DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A——T、T——A、G——C、C——G。计算DNA分子有多少种？

44000种

2、特异性：

碱基对特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。

具有规则的双螺旋结构。

3、稳定性：

思考

研究表明:DNA结构的稳定性与四种碱基的含量有关:G和C的含量越多，DNA的结构就越稳定。

Why？

G与C形成三个氢键，A与T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强。

1.设DNA的一条链为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,C1=G2

则在DNA双链中：

A=T,G=C

因此:

A+G=

A+C=

T+C

T+G

两条链不互补的碱基之和相等

所以：（A+G）/(A+T+G+C)=1/2

规律一：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）

四、有关DNA中的碱基计算

例题一：某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？

A=50%-23%=27%

2.

A+T

A+T+C+G

=m%

A1+T1+C1+G1

A1+T1

A2+T2

A2+T2+C2+G2

=m%

=m%

规律二：两条链中互补碱基和两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。

例题二：某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该碱基总数的22%，求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。

24%

例题三：从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。

（1）全部碱基中腺嘌呤占多少？

27%

（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基的多少？

26%

3.若（A1+G1)/(T1+C1)=a

则（A2+G2）/(T2+C2)=

1/a

则(A+G)/（T+C)=

1

例题四：DNA的一条单链中，(A+G)/（T+C)=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少

2.5

1

规律三：在已知链与互补链之间(A+G)/（T+C)互为倒数，在整个DNA分子中(A+G)/（T+C)比值为1

A+T

4.

G+C

=n

A1+T1

A2+T2

G1+C1

G2+C2

=n

=n

规律四：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C

课堂小结

DNA分子的结构

DNA化学组成

基本单位：

种类：

脱氧核苷酸

四种

DNA的双螺旋结构

①

两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成。

②

外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，碱基排列在内侧。

③

DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。

DNA分子的特性：

稳定性、多样性、特异性

DNA中的碱基计算规律

规律一：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）。

规律二：两条链中互补碱基和两条链碱基总数之比，与任意一条链的这种比值相等。

规律三：在已知链与互补链之间(A+G)/（T+C)互为倒数，在整个DNA分子中(A+G)/（T+C)比值为1。

规律四：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。

小试牛刀

1.下列关于威尔金斯、富兰克林、沃森和克里克、查哥夫等人在DNA结构构建方面突出贡献说法中，正确的是（）

A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微镜图像

B.沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构模型

C.查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系

D.富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量

B

【解析】在DNA结构构建方面,威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱;查哥夫发现了A的量等于T的量、C的量等于G的量。沃森和克里克在此基础上提出了DNA的双螺旋结构模型。

2.下图为某核苷酸长链的示意图,下列相关叙述中错误的是()。

A.图中所示为脱氧核苷酸长链

B.2只存在于DNA中

C.3在DNA和RNA中相同

D.5只能在细胞核中找到

【解析】图中核苷酸长链中含有碱基T,可见该图所示为脱氧核苷酸长链,A项正确;由于该图所示为脱氧核苷酸长链,则图中的2是脱氧核糖,脱氧核糖只存在于DNA中,RNA中含有的是核糖,B项正确;图中的3是含氮碱基——胞嘧啶,在DNA和RNA中均含有胞嘧啶,C项正确;图中的5为构成DNA的脱氧核苷酸链,在细胞核中能找到,在线粒体和叶绿体中也能找到,D项错误。

D

3.看图填表

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

胞嘧啶C

腺嘌呤A

鸟嘌呤G

胸腺嘧啶T

脱氧核糖

磷酸基团

胸腺嘧啶脱氧核苷酸

氢键

CG碱基对

脱氧核苷酸单链

①

②

③

④

⑤

DNA指纹技术

人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。

应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。

你来猜猜谁是凶手

在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是