3.2 DNA的结构 课件 高中生物新人教版必修2（2022-2023学年）

第3章基因的本质新人教版高中生物必修2第2节DNA的结构第2节DNA的结构DNA双螺旋模型的构建（科学史）

①建立者；②建立过程；③启示；④意义

DNA的结构：①DNA分子结构层次；②结构特点；③结构特性

探究-实践：制作DNA双螺旋结构模型

DAN分子结构的相关计算根据碱基比例对核酸样品进行判定问题探讨坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑，以它简洁而独特的双螺旋造型吸引着过往行人。你知道为什么将它作为高科技的标志吗？上网查阅有关DNA的信息，收集你感兴趣的资料与同学交流共享。DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。弄清楚DNA结构，以及测定DNA序列等应用了很多高科技技术，DNA双螺旋结构的揭示也说明科学和技术是相互支持，密不可分的。DNA双螺旋模型的构建（科学史）1.建立者沃森和克里克克里克是毕业于伦敦大学的物理学家。他曾参加过用X射线研究血红蛋白的分子结构，在研究X射线衍射照片方面有很高的造诣。沃森是年轻有为的分子生物学家，他与克里克一见如故，共同研究DNA的分子结构。右图中(左)为沃森，(右)为克里克DNA双螺旋模型的构建（科学史）克里克沃森帮助理解晶体学原理帮助理解生物学内容合作研究威尔金斯和其同事富兰克林的DNA衍射图谱的有关数据分析尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，都被否定。DNA呈螺旋结构1951年秋天，当时认识：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含A、T、C、G4种碱基。2.构建过程DNA双螺旋模型的构建（科学史）2.构建过程【模型建构1】:脱氧核苷酸脱氧核苷酸一分子磷酸一分子脱氧核糖一分子含氮碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）1’2’3’4’含Ｎ碱基脱氧核糖磷酸5’AGCDNA双螺旋模型的构建（科学史）2.构建过程【模型建构1】:脱氧核苷酸ACG腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶规律：嘌呤双环，嘧啶单环T

胸腺嘧啶思考：脱氧核苷酸是怎样连成一条链的呢？DNA双螺旋模型的构建（科学史）2.构建过程【模型建构2】:一条脱氧核苷酸链…思考：DNA由几条脱氧核苷酸链构成呢？DNA双螺旋模型的构建（科学史）2.构建过程【模型建构3】:DNA的结构威尔金斯和富兰克林获得DNA衍射图谱威尔金斯富兰克林DNA衍射图谱沃森和克里克据此推算出DNA呈螺旋结构。DNA呈现“X”形DNA分子是螺旋的双螺旋？三螺旋？DNA双螺旋模型的构建（科学史）2.构建过程【模型建构3】:DNA的结构

两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？结合磷脂双分子层的排布原理思考，哪种结构可能会比较稳定？DNA双螺旋模型的构建（科学史）2.构建过程【模型建构3】:DNA的结构模型构建中最大的问题——两条链的连接——即碱基是如何配对的。衍射图谱表明DNA分子的直径是2nm3.4nm2nm0.34nm直径一个双螺旋的高度DNA双螺旋模型的构建（科学史）2.构建过程【模型建构3】:DNA的结构观察：两个模型有什么区别？修正后的模型：小结：DNA的两条链是反向平行的关系DNA双螺旋模型的构建（科学史）数据分析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（脾）27.922.722.127.3酵母31.318.717.132.9结合分支杆菌15.134.935.414.6请同学们大胆猜测，应是哪两种碱基配对？小结：碱基互补配对：A-T、C-G1952年，从查可夫那得到信息：DNA中，A＝T，G＝C①将碱基安排在双链螺旋内部；②脱氧核糖—磷酸骨架安排在外部；③A与T配对，G与C配对；④DNA两条链的方向相反。A－T与G－C具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系。该模型与X射线衍射照片比较重新构建1953年，撰写论文发表，1962年获诺贝尔生理学或医学奖。该模型与推算出的DNA双螺旋结构相符发现DNA双螺旋模型的构建（科学史）1.模型构建者1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克2.构建依据（1）20世纪30年代，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、G、C4种碱基。（2）1951年威尔金斯和富兰克林获得了DNAX射线的衍射图谱；（3）1952年查哥夫发现在DNA中，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；3.研究DNA结构常用的方法：X射线晶体衍射法小结：DNA双螺旋模型的构建（科学史）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，提示了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？两条；这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构是由脱氧核糖和磷酸组成

它们排列在DNA的外侧碱基通过氢键连接成碱基对，碱基的配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。它们位于DNA的内侧提示：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。讨论DNA双螺旋模型的构建（科学史）DNA双螺旋模型的构建（科学史）4.意义①DNA双螺旋结构学说不但阐明了DNA的基本结构，并且对一个DNA分子如何复制成两个结构相同的DNA分子，以及DNA怎么传递生物体的遗传信息进行了合理说明。②是生物科学中具有革命性的发现，是20世纪最重要的发现之一。是分子生物学诞生的标志。DNA双螺旋模型的构建（科学史）

阅读教材：P50页，回答下列问题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什么部位呢？3、DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？DNA的结构1.DNA分子的结构层次①DNA的水解C、H、O、N、P磷酸脱氧核糖碱基DNA初步水解产物：脱氧核糖(4种)DNA彻底水解产物：磷酸(1种)、脱氧核糖(1种)、碱基(4种)。DNA的结构--①DNA的结构层次DNA的结构--①DNA的结构层次1.DNA分子的结构层次②磷酸二酯键磷酸二酯键C、H、O、N、P磷酸脱氧核糖碱基③碱基互补配对原则A配T，C配GA与T之间形成2个氢键；C与G之间形成3个氢键。两条链的相邻碱基之间通过氢键相连；一条链的相邻碱基之间通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连。1.DNA分子的结构层次DNA的结构--①DNA的结构层次TGCAGTTGACCA5′3′3′5′1.DNA分子的结构层次DNA的结构--①DNA的结构层次腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）氢键越多，结构越稳定，即含G、C碱基对比例越大，结构越稳定。④5`端:游离磷酸基团3`端:游离羟基(-OH)一个双链DNA分子(非环状):游离两个磷酸基团；一个DNA分子中绝大多数磷酸基团与两个碳原子相连，只有5`端游离的两个磷酸基团与一个碳原子相连。1.DNA分子的结构层次DNA的结构---①DNA的结构层次TGCAGTTGACCA5′3′3′5′DNA的结构---②结构特点2.DNA双螺旋结构的主要特点①DNA是由两条链组成的，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连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。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，C与G配对。3.DNA分子结构特性①多样性②特异性③稳定性n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序。每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序。两条链的磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对的配对方式不变。DNA的结构---③结构特性拓展：DNA杂交技术的应用DNA杂交技术可以用于两个物种亲缘关系的判断，若两个物种的DNA样本经处理后形成的DNA互补区段越多，则两个物种的亲缘关系越近。1、有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构有一个腺嘌呤，则它的其他组成是（）A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶

B．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胞嘧啶

C．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶

D．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个尿嘧啶C2.下图为大肠杆菌DNA分子(片段)的结构示意图。下列说法正确的是()A.两条链反向平行,图中1代表的结构有四种B.图中2代表脱氧核糖,其中含有四个碳原子C.图中3为含氮碱基,可代表G或CD.DNA分子的多样性与图中1、2交替连接有关C3.下图为双链DNA的平面结构模式图,下列相关叙述正确的是()A.在双链DNA分子中,每个磷酸基团分别连接2个脱氧核糖B.沃森和克里克利用构建物理模型的方法,提出DNA呈图示的平面结构C.含图示碱基对数的DNA片段共有46种,其中不含腺嘌呤的占50%D.含6个碱基对的DNA片段,结构最稳定时含有18个氢键D探究-实践：制作DNA的双螺旋模型通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的认识和理解。目的要求材料用具曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等常用物品，都可用作模型制作的材料。模型设计成分间连接→基本单位：脱氧核苷酸■如何选材？■连接部位？■怎样连接？单位间连接→脱氧核苷酸链：■连接部位？■怎样连接？两条链间连接：■如何体现反向平行？■如何体现碱基配对？探究-实践：制作DNA的双螺旋模型探究-实践：制作DNA的双螺旋模型磷酸脱氧核糖四种碱基1.准备材料：2.制作脱氧核苷酸模型将脱氧核苷酸模型连接成长链。3.制作脱氧核苷酸长链模型探究-实践：制作DNA的双螺旋模型将两条链间的碱基连接4.制作DNA平面结构模型探究-实践：制作DNA的双螺旋模型探究-实践：制作DNA的双螺旋模型5.制作DNA立体结构模型用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如表所示,下列说法正确的是(

)A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连D.最多可构建44种不同碱基序列的DNA卡片类型脱氧核糖磷酸碱基ATGC卡片数量10102332BDNA分子结构的相关计算1.氢键数目：A与T之间两个氢键，C与G之间三个氢键，其中CG对数(或相对含量)越多，DNA分子越稳定一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中含有________个氢键。27602.一个DNA分子中，游离2个磷酸基团，3.脱氧核糖数=磷酸基团数=碱基数4.磷酸二酯键的数目=脱氧核苷酸数目-25.碱基排列顺序=4n（n为碱基对数）DNA分子结构的相关计算在双链DNA中，根据碱基互补配对原则：①A=T，G=C，(两条链不互补的碱基之和相等)（A+G）或（A+C)或(T+G)或（T+C)/（A+T+G+C）=1/2规律一：在双链DNA中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）②A+G=T+C③A+C=T+G(嘌呤数=嘧啶数)

（A+G）/（T+C）=1④（非配对碱基之和比值为1）A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链126.DNA分子中碱基数量关系A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链12例1：某双链DNA的分子中，鸟嘌呤的分子数占碱基总数的22%，那么胸腺嘧啶的分子数占碱基总数的()A、22%B、28%C、78%D、50%B规律二：双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。（补则等，不补则倒）例2：在双链DNA分子中，G和C之和占全部碱基的48%，其中一条链的A占该链碱基总数的24%，则另一条链中的A占该链碱基总数的百分比为（）A、24%B、26%C、28%D、76%CDNA分子结构的相关计算DNA分子结构的相关计算40例4：DNA的一个单链中（A+G）/（T+C）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是（）A、0.4和0.5B、2.5和0.4C、2.5和1.0D、0.4和1.0C例3：在双链DNA的一条链中A占22%，另一条链中A占24%，在整个DNA分子中，A占_____23%A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链12(1)在DNA双链中，任意两个不配对碱基之和

，并为碱基总数的

。相等一半A+G()=T+C()=50%A+T+G+CA+T+G+C∵A=TG=C∴A+G=T+C(2)任意两个配对碱基之和在双链中比例

每一条单链中这两个互补碱基之和的比例。等于A+TA+T+G+C==A1+T1A1+T1+G1+C1A2+T2A2+T2+G2+C2G+CA+T+G+C==G1+C1A1+T1+G1+C1G2+C2A2+T2+G2+C2同理：DNA分子结构的相关计算1.关于DNA分子结构的叙述，正确的是（）A.组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种B.绝大多数核糖上均连着两个磷酸和一个碱基C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的D.双链DNA分子中，A＋T＝G＋CC2.某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上有A：T:G:C=1:2:3:4。下列表述错误的是（）BA.该DNA分子的共有540个氢键B.该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种C.该DNA分子中4种含氮碱基A:T:G:C=3:3:7:7D.该DNA分子的热稳定较高3.下列关于双链DNA分子结构的叙述,正确的是()A.某DNA分子含有500个碱基,可能的排列方式有4500种B.若质粒含有2000个碱基,则该分子同时含有2个游离的磷酸基团C.某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条单链上的胞嘧啶占25%~50%D.某DNA分子上有胸腺嘧啶312个,占总碱基的26%,则该DNA分子上有鸟嘌呤288个D4.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（）C5.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8％，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9％和17.1％，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（

）

A．32.9％和17.l％

B．31.3％和18.7％C．18.7％和31.3％

D．17.1％和32.9％B6.一个DNA分子中，G和C之和占全部碱基数的46％，又知在该DNA分子的一条链中，A和C分别占碱基数的28％和22％，则该DNA分子的另一条链中，A和C分别占碱基数的（）A.28%、22%B．22%、28%C.23%、27%D．26%、24%