DNA分子的结构教学课件高一下学期生物学必修2

第2节DNA分子的结构和复制

第1课时DNA分子的结构1.能简述科学家构建模型的研究历程。2.能概述DNA结构及其主要特点。3.尝试制作DNA双螺旋结构模型。你能从下图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？

人的遗传信息主要分布于染色体的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。资料：DNA指纹图【资料1】1950年美国加州理工学院的鲍林及其同事用X射线衍射技术和分子模型的构建，率先解出了蛋白质的二级结构。鲍林盘曲折叠DNA分子的结构却迟迟没有被解开。一、沃森和克里克解开了DNA分子结构之谜【资料2】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。但是，人们并不清楚这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的。脱氧核糖PA脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PT【资料3】英国物理学家威尔金斯（M.Wilkins，1916—2004）和他的同事富兰克林（R.E.Franklin，1920—1958）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱（图A）。沃森和克里克以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。富兰克林威尔金斯国王学院富兰克林发现提高空气的湿度，可以让DNA从A型转变为B型，显然DNA易吸收水分。所以她认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。这是解开DNA结构的重要线索。A型衍射图谱B型衍射图谱吸水后易转变富兰克林内侧外侧威尔金斯

1951年10月，生物学家沃森与物理学家克里克首次在卡文迪许实验室相遇，两人合力推出了三股螺旋的DNA结构，他们把磷酸排在内侧，含氮碱基排在外侧。当他们邀请威尔金斯和富兰克林前来观看时，被两人评价为“一无是处”，并告知他们含氮碱基应该排列在内侧。沃森和克里克默默地记录下了这个关键信息。错误！！！观察碱基结构，你能发现什么问题？嘌呤有2个环嘧啶有1个环NO

PANO

PTNO

PGNO

PCNO

PCNO

PGNO

PTNO

PA

如果是相同碱基配对，那么DNA直径不固定1952年7月奥地利生物化学家查加夫来到沃森和克里克的实验室，两人得到了一个关键信息：DNA中碱基会相互配对，而且A与T的数量相等，C与G的数量相等。查加夫腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）他们开始着手制作一个双链结构，含氮碱基排列在脱氧核糖核苷酸链的内侧，并让A和T配对，C和G配对。

这才终于找到一种规则的DNA结构，但还有不少地方仍需做修正。【资料4】

沃森和克里克构建了一个将碱基安排在双链螺旋内部，脱氧核糖—磷酸骨架安排在螺旋外部的模型（如右图）。在这个模型中，A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的。脱氧核糖PA脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PT脱氧核糖PTC脱氧核糖PG脱氧核糖PA脱氧核糖P

英国《自然》杂志同时刊登了三篇论文，一篇是沃森和克里克的《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》、一篇是威尔金斯的、一篇是富兰克林的。1962年，沃森、克里克、威尔金斯同时获得了诺贝尔生理学或医学奖。1953年4月25日沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型1.DNA的基本单位是：脱氧核苷酸脱氧核苷脱氧核苷酸AGCT腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶P脱氧核糖含氮碱基磷酸基团DNA是由哪些元素组成的吗？C、H、O、N、P二、DNA分子的双螺旋结构模型4种含N碱基腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C），胸腺嘧啶（T）

胸腺嘧啶脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸AGTC2.脱氧核苷酸的种类（4种）3.DNA的结构：两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构①DNA是由两条脱氧核苷酸链构成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。②DNA中的脱氧核糖和磷酸交替排连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。平面结构立体结构磷酸二酯键平面结构立体结构③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律。A与T配对，G与C配对。碱基之间的这种配一一对应的关系叫做碱基互补配对。氢键3.DNA的结构：两条脱氧核糖核苷酸链连接而成的反向平行双螺旋结构结构模型DNA

双螺旋结构示意图DNA

分子平面结构示意图下图是DNA分子结构模式图，用文字填出1—10的名称。12345678910胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）脱氧核糖磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸碱基对氢键一条脱氧核苷酸链的片段56（1）假如有4个碱基对的DNA片段，若填上碱基种类，有多少种填法？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4种：A-T、T-A、G-C、C-G。请同学们计算DNA分子有多少种？44000种脱氧核糖PA脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PT脱氧核糖PTC脱氧核糖PG脱氧核糖PA脱氧核糖P思考·讨论444444种DNA分子具有多样性。

碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，从而能够储存了大量的遗传信息。（2）每个DNA分子中的碱基对都有特定排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。DNA指纹技术DNA分子具有特异性。（3）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸基团交替连接的方式不变，两条链之间碱基互补配对的方式不变。脱氧核糖PA脱氧核糖PC脱氧核糖PG脱氧核糖PT脱氧核糖PTC脱氧核糖PG脱氧核糖PA脱氧核糖PG和C形成三个氢键，A和T只形成两个氢键。氢键越多，结合力越强，DNA的结构越稳定。DNA分子具有稳定性4.DNA分子的结构特性。(2)多样性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(3)特异性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(1)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。5.意义：DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。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：①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。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链A+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？解析：因为DNA分子中，A+G=T+C。所以，A=50%–23%=27%三、碱基互补配对原则的应用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=例题2、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？2.51A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链练习：1.若一个DNA分子鸟嘌呤占18%，那么这个DNA分子的腺嘌呤比例是

。2.若DNA分子中含有碱基1200个，其中腺嘌呤有280个，那么胞嘧啶的数量有

。32%320④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。A+TA+T+G+CA1+T1+G1+C1A1+T1==A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1（A+T）12==A2+T2A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链例题3、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。24%（G+C）12G1+C1G2+C2==A＋T=54%G+C=46%练习：3.在一个双链DNA分子中，含有20%的胸腺嘧啶。已知一条链中的胞嘧啶占该链的20%，则另一条链中的胞嘧啶占该链的多少？4.如果一个DNA分子的一条链中C的含量为22%，G的含量为16%，那么整个DNA分子中A占多少？40%31%设计和制作DNA分子双螺旋结构模型化学组成单位基本单位——脱氧核苷酸种类：四种主要特点①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。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。③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。DNA的结构DNA双螺旋结构的构建(碱基互补配对原则)DNA中碱基互补配对的有关计算1．下列有关核DNA结构的叙述，不正确的是（

）A．脱氧核糖和磷酸交替排列构成DNA的基本骨架B．每一个脱氧核糖都连接两个磷酸基团C．DNA分子彻底水解后最多可以得到6种物质D．DNA分子中C和G所占比例越大，结构越稳定B2．DNA分子可以为案件侦破提供证据的原理是（

）A．不同人体内的DNA含有的碱基不同

B．不同人体内的