DNA的结构课件-高一下学期生物人教版必修2

第三章基因的本质第2节：DNA的结构学习目标010203利用碱基互补配对原则，对DNA分子中的碱基数量和比例进行推算。（科学思维）基于生物学事实和证据，归纳概括DNA的结构特点。（生命观念）尝试制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点。（科学探究）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?DNA分子的双螺旋结构的发现，标志着生物学的研究进入分子水平，具有里程碑式的意义。导入功能DNA结构DNA是生物体的遗传物质DNA是怎样储存遗传信息的DNA是怎样决定生物性状的答案就隐藏在DNA结构中那你知道DNA结构模型的构建过程吗？DNA的结构有哪些主要特点呢？DNA双螺旋结构模型的构建一

在对DNA结构的探索中,于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家,美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。

1951年秋，一直对DNA结构奥秘感兴趣的沃森，在剑桥大学卡文迪什实验室遇到同样对DNA结构着迷的克里克，两人决定合作研究DNA结构。X射线晶体衍射是研究DNA结构常用方法，而克里克对衍射图谱的分析十分熟悉。情境一【任务1】沃森和克里克是怎样揭示DNA双螺旋结构的?利用了他人的哪些经验和成果?阅读教材,根据科学史资料,梳理DNA结构的探索过程:DNA衍射图谱摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】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。资料1：2.DNA的组成元素：脱氧核苷酸3.DNA的基本单位：C、H、O、N、P1.DNA的中文名称：脱氧核糖核酸摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】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。资料1：脱氧核苷酸的组成脱氧核糖含氮碱基磷酸1'2'3'4'5'1分子磷酸1分子脱氧核糖1分子含氮碱基＋＋脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1'-碳与磷酸基团相连的碳叫作5'-碳胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸腺嘌呤脱氧核糖核苷酸鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸胞嘧啶脱氧核糖核苷酸脱氧核糖P磷酸1’2’3’4’5’脱氧核糖P磷酸1’2’3’4’5’脱氧核糖P磷酸1’2’3’4’5’脱氧核糖P磷酸1’2’3’4’5’T摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】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。资料1：Hp=OOHO碱基3′2′1′4′CH2OOHHHHHH5′p=OHOOHO碱基3′2′1′4′CH2OHHHHH5′OHH2ODNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。磷酸二酯键摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】资料1：O资料2：1951年，富兰克林和同事威尔金斯采用X射线衍射技术拍摄到DNA衍射图谱。DNA呈现“X”形DNA呈螺旋结构推断DNA衍射图谱X射线管铅屏DNA晶体底片摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】在三螺旋结构模型中,

DNA含水量的理论值与实际测定数值不符根据所掌握的材料，沃森和克里克尝试搭建了很多种不同模型,摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】资料3：双螺旋三螺旋三螺旋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。碱基具有疏水性细胞中的DNA分子处于液体环境中，DNA分子内外侧分别是什么？脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性资料4：摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性资料5：来源碱基组成（%）AGCT人30.919.919.829.4鸡(母)28.820.521.529.2海胆32.817.717.332.1酵母31.318.717.132.9大肠杆菌24.726.025.723.6查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析。摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】调整后的DNA模型DNA分子具有恒定的直径，能够解释A、T、G、C的数量关系。这个模型与照片推算出的DNA双螺旋结构相符。①碱基安排在双链螺旋内部②脱氧核糖—磷酸安排外部③让A与T配对,G与C配对④DNA两条链的方向相反DNA是由两条脱氧核苷酸链盘旋成的双螺旋结构。摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】调整后的DNA模型结论:威尔金斯克里克沃森1962年诺贝尔生理学与医学奖1958年因卵巢癌去世，无缘诺贝尔奖。摩尔根解释的验证思考•讨论DNA结构模型的构建【思考•讨论】富兰克林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的量课堂检测B课堂检测B2.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是（）A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA是以4种脱氧核

苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、

T、G、C4种碱基B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据分析，得出DNA

呈双螺旋结构C.沃森和克里克曾尝试搭建了多种模型，但都不科学D.沃森和克里克最后受“腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟

嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量”的启发，构建出科学的模型3.1953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课堂检测DDNA的结构二1.DNA的结构特点空间结构5'3'3'5'平面结构(1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕形成双螺旋结构。【任务2】阅读教材P50，找出DNA的结构特点有哪些？DNA的一条脱氧核苷酸长链具有两个末端,具有游离的磷酸基团的一端称为5’—端。另一端有一个羟基—OH）称为3’—端，DNA的两条脱氧核苷酸长链的走向相反1.DNA的结构特点空间结构5'3'3'5'平面结构(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。【任务2】阅读教材P50，找出DNA的结构特点有哪些？1.DNA的结构特点空间结构5'3'3'5'平面结构(3)两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：

A一定与T配对

G一定与C配对碱基这用一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。【任务2】阅读教材P50，找出DNA的结构特点有哪些？1.DNA的结构特点【任务2】阅读教材P50，找出DNA的结构特点有哪些？A、T之间通过2个氢键连接因此DNA分子中G-C碱基对含量越多DNA越稳定2个氢键3个氢键C、G之间通过3个氢键连接下面是DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。（教材P52）12345678109GTCA1.

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。胞嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶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含有2个游离的磷酸基团。1个或2个一个DNA分子有几个游离的磷酸？一个脱氧核糖连接几个磷酸？【任务3】分析DNA的结构【任务3】分析DNA的结构2个氢键3个氢键根据结构与功能相适应，试分析DNA具有稳定性的原因？规则的双螺旋结构外部稳定的基本骨架、内部严格的碱基互补配对5’ATGCTACG3’5’3’氢键碱基对(4)总结：五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、T、C、G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氢键关系:A=TG≡C小规律：“五四三二一”【任务3】分析DNA的结构1、多样性：

碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。（如：n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序）2、特异性：

每个DNA分子都有特定的碱基排序，储存了特定的遗传信息。3、稳定性：

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

在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？4种4000【任务3】分析DNA的结构多样性使得DNA能携带大量不同的遗传信息特异性确保了不同个体的性状具明显的差异(独特性)稳定性以及严格的碱基互补配对原则确保了遗传的精确和稳定1.目的要求:通过制作模型，加深对DNA结构特点的认识和理解。曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等。2.材料用具:制作DNA双螺旋结构模型探究•实践①制作磷酸脱氧核糖和含氮碱基的模型材料时,须注意各分子的大小比例。②磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者之间的连接部位要正确。③制作两条长链时，注意每条链上碱基总数要一致，碱基对间应是互补配对的，两条链方向是相反的。3.模型设计:制作DNA双螺旋结构模型探究•实践请注意示意图上脱氧核糖碳原子的位置含氮碱基磷酸基团O脱氧核糖1’2’3’4’5’(1)制作脱氧核苷酸(2)制作脱氧核苷酸链(3)制作DNA平面结构(4)制作DNA空间结构含氮碱基脱氧核糖磷酸基团O1’2’3’4’5’4.制作步骤制作DNA双螺旋结构模型探究•实践4.制作步骤制作DNA双螺旋结构模型探究•实践(1)制作脱氧核苷酸(2)制作脱氧核苷酸链(3)制作DNA平面结构(4)制作DNA空间结构CTTGACAG4.制作步骤制作DNA双螺旋结构模型探究•实践(1)制作脱氧核苷酸(2)制作脱氧核苷酸链(3)制作DNA平面结构(4)制作DNA空间结构制作DNA空间结构模型：双手分别提起两端，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。4.制作步骤制作DNA双螺旋结构模型探究•实践(1)制作脱氧核苷酸(2)制作脱氧核苷酸链(3)制作DNA平面结构(4)制作DNA空间结构5.学生作品展示2.3制作DNA双螺旋结构模型制作DNA双螺旋结构模型探究•实践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？2.DNA是如何维系它的遗传稳定性的？3.你能够根据DNA的结构特点，设想DNA的复制方式吗？DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。(1)靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；(2)在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。从碱基互补配对原则出发去思考。2.3制作DNA双螺旋结构模型制作DNA双螺旋结构模型探究•实践1.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，则热稳定性较高课堂检测D2.如图所示为DNA的结构示意图。下列有关说法正确的是（）A.①和②相间排列，构成了DNA的基本骨架B.①②③构成一个胞嘧啶脱氧核苷酸C.⑤⑧所指碱基占的比例越大，DNA

越稳定D.每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团

和一个碱基课堂检测A3.某同学计划制作一DNA片段模型，现准备了若干不同类型塑料片，如表所示。若想充分利用现有材料，那么还需准备脱氧核糖的塑料片数目是（）塑料片类型碱基G碱基C碱基A碱基T磷酸数量(个)1016161052A.32 B.40 C.26 D.52课堂检测B4.在制作DNA结构模型的实验中，若4种碱基塑料片共30个，其中6个C,10个G,6个A,8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则（）A.最多能搭建出30个游离的脱氧核苷酸B.所搭建的DNA分子最长为5个碱基对C.所搭建的最长DNA分子有46种碱基的排列顺序D.若搭建DNA的一条单链，则该链最长含有18个脱氧核苷酸课堂检测BDNA的相关计算三根据碱基互补配对：A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。请据此完成以下推论：A1＋A2＝________________；G1＋G2＝____________。即：双链中A＝___，G＝___，

A＋G＝______＝______＝______＝__________________。T1＋T2C1＋C2TCT＋CA＋CT＋G1/2(A＋G＋T＋C)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为碱基总数的一半。DNA分子中嘌呤(A和G)数与嘧啶(C和T)数有何数量关系？规律1：A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链2链分析双链DNA碱基数目的相关计算规律【任务4】A1＋T1＝__________；G1＋C1＝__________。A2＋T2G2＋C2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”。=A1+T1N1A2+T2=N2A+TN总=C1+G1N1C2+G2=N2C+GN总互补碱基之和(A与T或G与C)的比例在任意一条链(A1+T1或G2+C2)及整个DNA分子中(A+T或G+C)都相同吗？根据碱基互补配对：A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。请据此完成以下推论：规律2：A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链2链分析双链DNA碱基数目的相关计算规律【任务4】即两者的关系是_____________。若

，则

=T1+G1=m

A1+C1T2+G2

A2+C2m1互为倒数如果1链上(A1+G1)/(T1+C1)=M,则其互补链2链上(A2+G2)/(T2+C2)的比值是多少？根据碱基互补配对：A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。请据此完成以下推论：规律3：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA双链1链2链分析双链DNA碱基数目的相关计算规律【任务4】1.某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%，其中一条链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是（）

A.35%

B.29%

C.28%

D.21%课堂检测A2.某一DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤二者共占碱基总量的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基量的28%，则另一条链上腺嘌呤占此链碱基量的百分比为（）

A.46%B.26%C.54%D.24%B3.下列关于双链DN