【生物】DNA的结构 2023-2024学年高一生物同步教学优质课件（人教版2019必修2）

第2节

DNA的结构第三章基因的本质

问题探讨以DNA双螺旋结构进行衍生设计瑞典马尔默旋转塔

高190米/54层巴拿马螺丝塔

高243米莫斯科进化大厦

高度255米沙特吉达钻石塔

高432米北京中关村的“生命”雕塑

“生命”双螺旋雕塑象征中关村人生生不息的创新精神。更多以DNA结构进行设计的建筑都成为了当地的地标性建筑。然而DNA双螺旋结构的发现更是具有里程碑意义。01DNA双螺旋结构模型的构建1.构建人：

。2.构建依据：资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位

是

。

【模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸沃森和克里克含氮碱基脱氧核糖磷酸一.DNA双螺旋结构模型的构建课本P48腺嘌呤脱氧核苷酸A胞嘧啶脱氧核苷酸C鸟嘌呤脱氧核苷酸GT胸腺嘧啶脱氧核苷酸当时，科学家认识到：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、C、G四种碱基。如何构成DNA的？DNA结构模型的构建【思考•讨论】脱氧核苷酸连接而成的长链

磷酸二酯键ATGC3’,5’-磷酸二酯键资料2：DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链。一.DNA双螺旋结构模型的构建一.DNA双螺旋结构模型的构建DNA结构模型的构建【思考•讨论】DNA呈现“X”形威尔金斯富兰克林翻转180°DNA呈螺旋结构推断三螺旋

双螺旋

沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。他们先后建构了多种不同双螺旋、三螺旋模型。一.DNA双螺旋结构模型的构建DNA结构模型的构建【思考•讨论】

1952年，奥地利生物化学家查哥夫（E.Chargaff）发现：在DNA中，腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。脱氧核糖-磷酸骨架排列在外侧，碱基在内侧，A和T配对，C和G配对。查哥夫（E.Chargaff）一.DNA双螺旋结构模型的构建模型三

沃森和克里克重新构建：DNA的双链的平面结构两条链反向平行A与T配对C与G配对具相同形状和直径DNA分子具有恒定的直径能够解释A、T、G、C的数量关系2个氢键3个氢键平面结构空间结构/立体结构APGPCPTPTPCPGPAP一.DNA双螺旋结构模型的构建一.DNA双螺旋结构模型的构建

1953年，美国的沃森和英国的克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载。富兰克林于1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。左一：威尔金斯；左三：克里克；右二：沃森1962年诺贝尔生理学与医学奖20世纪初1951-19521952年1951年DNA的结构单位:四种脱氧核苷酸

双螺旋、三螺旋→失败（配对违反化学规律）物理模型X射线衍射技术威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱查哥夫在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）鸟嘌呤（G）=胞嘧啶（C）（X说明DNA是螺旋的）沃森和克里克«核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型»1953年2.构建过程2.构建过程

新坐标P67脱氧核苷酸DNA衍射图谱外部骨架相同碱基TCA=T,G=C恒定的直径A、T、G、C具有相同的形状和直径！《新坐标》P6702DNA的结构对DNA结构特点，从三个关键词来分析：两条单链反向平行链

数：方

向：OCH2OHH磷酸基团碱基3′2′HH1′4′5′HH3′5′5′3′二、DNA的结构DNA的一条单链具有两个末端，磷酸基团端称作5’-端。羟基(-OH)端称作3’-端。课本P50对DNA结构特点，从三个关键词来分析：两条单链反向平行链

数：双螺旋结构方

向：结

构：OCH2OHH磷酸基团碱基3′2′HH1′4′5′HH3′5′5′3′二、DNA的结构课本P502.互补链中相邻碱基通过

相连。脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架碱

基外

侧：内

侧：二、DNA的结构3′5′5′3′1.DNA分子的一条单链中，相邻碱基通过

“

”相连。

脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖

氢键课本P50、《新坐标》P68配

对：（3个氢键）氢键GCAT（2个氢键）碱基互补配对原则连接核苷酸的化学键：3',5'-磷酸二酯键二、DNA的结构3′5′5′3′G与C越多，DNA的热稳定性越大课本P50、《新坐标》P68、72两条单链反向平行双螺旋结构链

数：方

向：空间结构：3′5′3′5′碱基互补配对形成氢键GCAT核苷酸之间连接的化学键3',5'-磷酸二酯键脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架外

侧：碱基内

侧：①多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有44000种。②特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基

排列顺序③稳定性：(即结构的稳定性）DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，

两条链间碱基互补配对的原则不变。注意：G、C碱基对比例越大，结构越稳定n个碱基对的DNA分子有4n种三、DNA结构的特性DNA双螺旋结构的热考点DNA双螺旋结构的热考点新坐标P68笔记①DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基(

)②每个DNA分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数(

)③G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高(

)④在环状DNA和链状DNA结构中，均有两个游离磷酸(

)⑤两条链上互补的碱基通过氢键连接成碱基对(

)⑥DNA分子中一条链上的相邻碱基通过氢链连接(

)⑦每个DNA分子中一般都会含有四种脱氧核苷酸()⑧DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于同一侧()⑨维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键()√×√√××√×√易错点1或2个DNA分子的一条单链，相邻碱基通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”相连。不同侧完成《课堂新坐标》P68【判一判】T1-5P69【对点练习】T1-2当堂检测8min1.在整个DNA分子中

①双链中：

A=T,G=C（互补碱基）

注：在单链DNA中，A不一定等于T,G不一定等于C

②A+G=T+C=A+C=T+G=50%(不互补碱基）

即任意两个不互补碱基之和相加等于50%

注：一个双链DNA中，A+T不一定等于C+G,而且一般不相等

DNA中的碱基数量的计算规律体现DNA分子的特异性

DNA中的碱基数量的计算规律简化记忆

DNA双链：A=T,G=C

单链：不一定相等DNA双链：A+G=T+C=50%(嘌呤数=嘧啶数）

A+C=T+G=50%

单链：A+T不一定等于C+G,且一般不相等

（体现DNA特异性）

DNA中的碱基数量的计算规律规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，新坐标2(1)

任意两个不互补碱基之和相等，且为碱基总数的一半。《新坐标》P70DNA双链：A+G=T+C=50%(嘌呤数=嘧啶数）

A+C=T+G=50%

DNA中的碱基数量的计算规律2.互补的两条链中设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。《新坐标》P702（2）(1)A1＋T1＝

；G1＋C1＝

。A2＋T2G2＋C2规律二：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“互补则等”。

(2)与

与

的关系是A1+T1A2+T2A+T

G1+C1G2+C2G+C相等的《新坐标》P702（4）规律三：互补碱基之和的比值在两条互补链与整个DNA中是相等的，

简记为“互补则等”。

(1)A1＋T1＝

；G1＋C1＝

。A2＋T2G2＋C2规律二：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“互补则等”。(2)与

与

的关系是A1+T1A2+T2A+T

G1+C1G2+C2G+C相等的《新坐标》P70简化：①互补碱基之和，在单双链中占比相等，

②互补碱基和之比，在单双链中相等，简记为“互补则等”。

(1)A1＋T1＝

；G1＋C1＝

。A2＋T2G2＋C2

(A1+T1)%=(A2+T2)%=总(A+T)%

(G1+C1)%=(G2+C2)%=总(G+C)%(2)与

与

的关系是《新坐标》P702（3）A1+T1A2+T2A+T

G1+C1G2+C2G+C相等的规律三：互补碱基之和的比值在两条互补链与整个DNA中是相等的，

简记为“互补则等”。互为倒数规律四：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为

“不补则倒”。(3)《新坐标》P724.5A1A1

单链

双链规律五：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和

的一半。新坐标2（6）易错提醒：(1)

看

清

单

双

链：所求的碱基占单链中的比例还是双链中的比例。(2)看清“个”或“对”：题干中给出的数量是多少“对”碱基还是

多少“个”碱基。(4)若=b%,则=%b2①嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数A+G=T+C即A+G/T+C=1②双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA双链A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==③双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA1+C1T1+G1T2+G2A2+C2=互补则等不补则倒解题方法:1.画图最直观2.实施等量代换3.注意用脚码标注4.注意区分已知条件属于上述哪种情况5.规律很多,不必硬记,重在掌握解题方法2.一个DNA分子的碱基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100个碱基对的DNA分子中，胞嘧啶应是_____1.某双链DNA分子的碱基中，鸟嘌呤占30%，则胸腺嘧啶为_____20%60个3.若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？0.40.44.在DNA的一个单链中，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

1四、DNA分子中有关碱基数量的计算例5.下列哪项对双链DNA分子的叙述是错误的（

）

A.若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等

B.若一条链G的数目为C的两倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍

C.若一条链A：T：G：C＝1：2：3：4，则另一条链的相应碱基比为

2：1：4：3

D.若一条链A：T：G：C＝1：2：3：4，则另一条链的相应碱基比为

1：2：3：4四、DNA分子中有关碱基数量的计算D完成《课堂新坐标》P70【对点练习】T1-28min当堂检测1．下列有关DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中、一条单链与其

互补链中碱基数目比值的关系图，不正确的是()ABCDC互补则等

不互补则倒

2．从某生物组织中提取一个DNA进行分析，其中G＋C占全部碱基的46%，

又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中A占28%，C占24%，则与H链

相对应的另一条链中，A、C分别占该链全部碱基的()

A．26%、22%

B．24%、28%

C．14%、11%

D．11%、14%A完成《课堂新坐标》P73【学习效果•随堂评估测评】T2、58min当堂检测C(1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的________

结构。(2)填出图中部分结构的名称：②____________________________、

⑤__________________。平面

立体空间

一条脱氧核苷酸单链片段

腺嘌呤脱氧核苷酸(5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是________的；

从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成______________结构。反向平行规则的双螺旋44DNA指纹技术

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、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。你能从下面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。体现DNA分子的特异性。√探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片几个？(2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？(3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？(4)可组装出几种该DNA片段模型？202020410制作脱氧核苷酸探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型6种：磷酸、脱氧核糖、4种碱基磷酸脱氧核糖四种碱基准备材料：完成《课堂新坐标》P71【实验应用·对点练习】T1-28min当堂检测1．用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示

(代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物若干)，则所搭建

的DNA分子片段最长为多少碱基对()A．4B．5C．6D．7A按卡片数量最少的来确定碱基对数

2．某研究小组用如图所示的6种卡片、脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧

核糖和碱基之间的连接物、碱基对之间的连接物(代表氢键)若干，成功搭建

了一个完整的DNA结构模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确

的是()A．碱基对之间的连接物(代表氢键)有24个B．代表胞嘧啶的卡片有4个C．脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个D．理论上能搭建出410种不同的DNA模型C266少于

当堂检测（5min）1.DNA两条单链的碱基数量关系是构建DNA双螺旋结构模型的重要依据。

判断下列相关表述是否正确。（1）DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、G、C四种碱基