【生物】DNA的结构课件+2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

3.2DNA的结构DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质RNA是TMV的遗传物质DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质RNA是RNA病毒的遗传物质更多实验证据更多实验证据DNA是主要的遗传物质加热杀死的S型细菌中含有转化因子肺炎链球菌的转化实验T2噬菌体侵染大肠杆菌实验格里菲斯的体内转化实验艾弗里的体外转化实验转化因子是什么DNA是怎样储存遗传信息的呢？如何决定性状的？情境回顾—DNA是主要的遗传物质资料一：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。

1951年，英国化学家托德提出核苷酸分子间的化学连接方式。他认为核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键(脱氧核糖的3位碳原子与相邻核苷酸的磷酸发生化学反应形成的化学键)连接。活动一：请根据上述信息，用四种脱氧核苷酸构建一条脱氧核苷酸长链DNA双螺旋结构模型的构建…PAPTPGPCPGPC脱氧核苷酸长链DNA双螺旋结构模型的构建资料二：富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转

180°后的图谱与未翻转的一模一样。据此推断DNA是由几条链构成？DNA呈现“X”形DNA呈螺旋结构推断威尔金斯富兰克林翻转180°三螺旋双螺旋DNA双螺旋结构模型的构建资料三：组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中，据此分析脱氧核糖和磷酸基团与碱基的位置排布？脱氧核糖和磷酸基团排列在双链DNA分子的外侧，碱基排列在内侧。富兰克林1951年，富兰克林发现提高空气的湿度，发现DNA易吸收水分。DNA双螺旋结构模型的构建1.DNA的两条单链由碱基连接而成还是由“脱氧核糖—磷酸”的基本骨架连接而成？请结合以下资料，判断模型1、2中哪一个是科学的？资料一嘌呤和嘧啶碱基具有疏水性，脱氧核糖和磷酸具有亲水性。请判断：在科学的模型下画“√”，反之画“×”。√×核心探讨—步步高P53APTPCPGPTP沃森和克里克尝试了碱基位于螺旋内部，磷酸位于外部的双螺旋结构，但是他们让A与A、T与T、C与C、G与G配对。但是这个结构又被否定了，为什么？我们先来分析下这四种碱基的化学结构TPGPCPTPAP腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）碱基（N）嘌呤嘧啶DNA双螺旋结构模型的构建两个环（更长）一个环（更短）a.这种结构导致DNA的结构不固定，会导致什么结果？DNA的结构不稳定APTPCPGPTPTPGPCPTPAPAPTPCPGPTPTPGPCPTPAP发生改变：b.那应该怎样配对呢？资料四：20世纪50年代初，查哥夫应用紫外分光光度法和纸层析等技术，对多种生物的DNA做碱基定量分析，发现了DNA中碱基的规律。查哥夫DNA双螺旋结构模型的构建CTTGACAG模型：A与T配对C与G配对如何连接？氢键一个碱基上的H原子和与之配对的碱基上的电负性强的N原子或O原子间存在一定的吸引力，形成氢键。直径恒定资料五：DNA螺旋的直径是固定的，均为2nm。2.两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？请结合以下资料进行分析：资料二DNA螺旋的直径是固定的，均为2nm。资料三嘌呤和嘧啶的分子结构图结论：__________________________________________。不是相同的碱基两两相连，应是嘌呤与嘧啶相连核心探讨—步步高P533.请根据查哥夫碱基数据表猜测应是哪两种碱基配对？来源碱基的相对含量腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T人30.919.919.829.4牛27.922.722.127.3酵母菌31.318.717.132.9结核分枝杆菌15.134.935.414.6结论：______________________。A与T配对，G与C配对核心探讨—步步高P53CTTGACAG模型：A与T之间有几个氢键？C与G之间有几个氢键？2个氢键3个氢键直径恒定CTTGACAG模型：a.这是DNA的最终结构吗？不是，因为它还是平面结构b.它的立体结构是？双螺旋c.变成双螺旋结构后会是怎样的？平面结构：CTTGACAGDNA双螺旋结构：威尔金斯和富兰克林提供____________DNA是以4种__________为单位连接而成的长链，分别含有_____________4种碱基沃森和克里克推算出DNA分子呈_____结构脱氧核苷酸A、T、G、CDNA衍射图谱螺旋尝试建立多种不同的模型：双螺旋、三螺旋被否定查哥夫提出DNA分子中A的量等于

,C的量等于

。修正、重建

构建DNA

模型验证DNA具有恒定的直径；能解释4种碱基的数量关系；制作的模型与DNA的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符。沃森和克里克双螺旋结构

TGDNA双螺旋结构模型的构建教材P49讨论1.请你根据资料回答有关DNA结构方面的问题。(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?(3)DNA中的碱基是如何配对的?它们位于DNA的什么部位?2.沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是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?教材P49讨论(1)DNA是由两条链构成的。它的立体结构为:DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA的基本骨架由脱氧核糖和磷酸组成，它们排列在DNA的外侧。(3)DNA中的碱基通过氢键连接成碱基对，它们位于DNA的内侧。碱基配对具有一定的规律:A一定与T配对;G一定与C配对。2.要善于利用他人的研究成果和经验，要善于与他人交流、合作，闪光的思想是在交流与碰撞中获得的;研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。1.下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA结构模型构建方面的突出贡献的说法，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DNA分子中A的量等于T的量、C的量等于G的量√典题应用—步步高P542.1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于①证明DNA是遗传物质②确定DNA是染色体的组成成分③发现DNA如何储存遗传信息④为DNA复制机制的阐明奠定基础A.①③ B.②③ C.②④ D.③④√典题应用—步步高P54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′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。2.“反向”含义的理解：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作________，与磷酸基团相连的碳叫作________。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作_________，另一端有一个羟基(—OH)，称作________。DNA的两条单链走向_____，从双链的一端开始，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链则是从3′－端到5′－端的。1′－C5′－C5′－端3′－端相反教材梳理—步步高P54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′DNA的结构2.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：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DNA的结构配

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3′5′5′3′G与C越多，DNA的热稳定性越大DNA的结构DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。3',5'-磷酸二酯键2.1DNA的基本单位DNA的结构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：任务二：DNA的结构及相关计算1.如图是DNA的结构模式图，据图回答下列问题：(1)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核心探讨—步步高P55(2)一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团？含有2个游离的磷酸基团。(3)为什么G－C碱基对含量越多DNA越稳定？因为A与T之间有两个氢键，而G与C之间有三个氢键，所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强。核心探讨—步步高P55核心归纳—步步高P55准确辨析DNA结构中的数量、位置关系及连接方式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。

双链DNA碱基数目的相关计算规律—步步高P55根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。请据此完成以下推论：(1)A1＋A2＝_______；G1＋G2＝________。即：双链中A＝__，G＝__，A＋G＝_____＝_____＝_____＝(A＋G＋T＋C)。规律一：双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和相等且为碱基总数的一半。T1＋T2C1＋C2TCT＋CA＋CT＋G互补碱基数量相等(2)A1＋T1＝_______；G1＋C1＝_______。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“补则等”。A2＋T2G2＋C2双链DNA碱基数目的相关计算规律(3)若

＝___，即两者的关系是_________。规律三：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”。互为倒数(4)若_______。规律四：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。双链DNA碱基数目的相关计算规律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

1DNA分子中有关碱基数量的计算例：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占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。DNA分子中有关碱基数量的计算3.(2023·湖北黄石高一联考)如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是A.①为3′－端，⑥为5′－端B.DNA的基本骨架中所含化学元素包括C、

H、O、N、PC.一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间通

过氢键相连D.若该分子中G—C碱基对比例高，则热稳定性较高√典题应用—步步高P554.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是A.在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55%B.在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25%C.若该DNA分子含有1000个碱基对，则碱基之间的氢键数为2600个√典题应用—步步高P56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。解题方法:DNA分子中有关碱基数量的计算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：沃森和克里克的模型学生作品探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型ATATTAGGGCCATCC、H、O、N、P五种元素：四种碱基：三种物质：两条长链：一种螺旋：规则的双螺旋结构磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条反向平行的脱氧核苷酸链A=TG≡C小结探究•实践：制作DNA双螺旋结构模型1.DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。核心探讨——步步高P56在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？44000种类数目多样性2.为什么可以利用DNA指纹