DNA的结构高一下学期生物人教版必修2

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在确信DNA是生物体的遗传物质以后，人们更加迫切地想知道：DNA分子是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？要回答这些问题，首先需要弄清楚DNA的结构。坐落于北京中关村的DNA雕塑象征着“生命”的雕塑课堂导入人教版必修二《遗传与进化》第三章基因的本质第二节DNA的结构ThestructureofDNA生命观念了解DNA结构特点体现了生命的物质性，认同DNA结构与功能相适应的观念。科学思维理解并掌握DNA分子的结构特点，并掌握有关的计算规律。社会责任在DNA结构的认识过程中，充分体现了科学家们痴迷科学、崇尚真理的科学精神。科学探究DNA结构模型的构建可以提高学生探究能力、合作能力和动手能力。学习目标1DNA的中文全称2DNA的组成元素脱氧核糖核酸C、H、O、N、P3DNA的基本组成单位_____________，每分子基本单位是由一分子_____、一分子_________和一分子_________构成，其中碱基的种类有_____________。

脱氧核糖核苷酸脱氧核糖含氮碱基A、T、C、G磷酸4DNA是由__________________通过___________连接而成的长链。

脱氧核糖核苷酸磷酸二酯键旧知回顾1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建了DNA的双螺旋结构。2.构建者构建物理模型1.研究方法剑桥大学卡文迪什实验室【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建沃森（左）和克里克（右）WatsonCrickNobelPrize1951年秋天，沃森来到英国剑桥大学卡文迪什实验室工作，遇到了克里克。两人都对DNA结构的奥秘感兴趣。

研究DNA结构常用的方法是X射线晶体衍射法。物理学家出身的克里克对X射线晶体衍射图谱的分析十分娴熟，能帮助沃森理解晶体学原理，而沃森可以帮助克里克理解生物学内容。两人决定合作进行DNA结构的研究。

【资料一】科学界已经认识到：DNA分子是以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。且两个脱氧核苷酸通过脱水缩合在脱氧核糖的3'-OH和磷酸之间连接形成酯键。这样磷酸基同时与前后两个羟基形成磷酸二酯键，由磷酸二酯键将脱氧核苷酸连接成长链。3.构建背景A（腺嘌呤）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）T（胸腺嘧啶）【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建【模型建构一】:

构建一条脱氧核苷酸长链A脱氧核糖磷酸G脱氧核糖磷酸脱氧核糖C磷酸T脱氧核糖磷酸磷酸二酯键酯键4、构建过程【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建4、构建过程【模型建构一】:

构建一条脱氧核苷酸长链富兰克林(1920-1958)DNA衍射图谱【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建1951年春天，沃森出席了意大利的生物大分子结构会议。会上，英国生物物理学家威尔金斯展示了一张DNA的X射线衍射图谱。4.构建过程沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型都被否定。【模型建构二】:GATCGCCATCGCA脱氧核糖和磷酸交替排列在内、碱基排在外。物理学家出身的克里克对衍射图谱的分析十分熟悉，沃森和克里克根据富兰克林拍的DNA衍射图谱照片的相关数据推算出DNA分子呈螺旋结构。【模型建构一】:

构建一条脱氧核苷酸长链被否定【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建富兰克林数学计算：若DNA为三条链，则含水量约为样品的1/10若DNA为两条链，则与样品实际含水量相符磷酸亲水碱基疏水1951年，富兰克林通过提高空气湿度，发现DNA易吸收水分。研究表明，磷酸基团具有亲水性，碱基具有疏水性，而DNA分子在细胞内始终处于水环境中。4、构建过程【模型建构二】:脱氧核糖和磷酸交替排列在内、碱基排在外被否定【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建4.构建过程【模型建构三】:沃森和克里克又重新构建了一个双螺旋模型：将磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部，在这个模型中是相同碱基进行配对的，即A与A配对，T与T配对。腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）经过测量发现，DNA双螺旋的直径是固定的，均为2nm。但A与A、T与T配对的方式得到的双螺旋直径却并不符合。【模型建构三】被否定【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建4.构建过程查哥夫(1905-2002)1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫应用紫外分光光度法结合纸层析等技术对不同生物细胞中DNA的4种碱基做了定量分析。得出：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。【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建4.构建过程【模型建构四】:沃森和克里克提出新的碱基配对的方式：让A与T配对，G与C配对。这样的DNA分子具有稳定的直径，能够解释A、T、C、G的数量关系。用这个模型与拍摄的X射线衍射图谱比较时，发现两者完全相符。P'4'1'35''2P4'135'2'PP1'3'P4'1'3'5'2'oP1'5'2'PP4'3'5'3'5'3'ATATCGGC【模型建构四】是正确的【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克发表了论文《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》，提出了DNA的双螺旋结构。4、构建过程【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人因这一研究成果而共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。4、构建过程【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建左一：威尔金斯（生物物理学家）左三：克里克（物理学家）左五：沃森（生物学家）【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建沃森和克里克黙契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，在科学界传为佳话，他们也因此获得了诺贝尔奖。从他们的这种工作方式给你哪些启示？1要有合作探究的意识2要坚持不懈地探索3要善于吸收别人的成果，博采众长4要选择科学的研究方法图源网络沃森（左）和克里克（右）WatsonCrickNobelPrize【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建思考讨论1.请根据资料回答有关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DNA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？2条；双螺旋结构磷酸和脱氧核糖；外侧A-T、T-A、C-G、G-C；内侧

要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通；研究小组成员擅长的知识领域最好是互补的；失败面前锲而不舍，坚持不懈地探索。【重点突破一】DNA双螺旋结构模型的构建1、结构特点：（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。磷酸二酯键5’3’3’5’O5׳4׳3׳2׳1׳O5׳4׳3׳2׳1׳（2）DNA分子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。O5׳4׳3׳2׳1׳O5׳4׳3׳2׳1׳【重点突破二】DNA的结构AGCTTGCAA与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键；C-G碱基对含量越多，DNA结构越稳定。1、结构特点：（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子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结成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。A和T配对，C和G配对。【重点突破二】DNA的结构双螺旋结构。1、结构特点：（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成（2）DNA分子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结成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。A和T配对，C和G配对。【重点突破二】DNA的结构讨论探究1、请用文字写出图中1-10的名称。2、双链DNA分子中，有几个游离的磷酸？磷酸数：脱氧核糖数：碱基数为多少？3、两条链的碱基之间是通过什么连接？一条单链的碱基之间通过什么连接？2个；1：1：1氢键；脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖【重点突破二】DNA的结构(1)稳定性(2)多样性(3)特异性规则稳定的双螺旋结构大量碱基对之间的氢键不同的DNA分子中碱基对的排列顺序不同每个DNA分子都具有特定的碱基排列顺序2、结构特性：含n个碱基对的DNA排列顺序有

种(碱基的种类、数量充足)。4n【重点突破二】DNA的结构重点提炼DNA的组成和结构“五四三二一”五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸长链一种螺旋：规则的双螺旋结构【重点突破二】DNA的结构高一A6班朱芯悦张娜张拉高一B1班雷依凡殷延哲游邦鑫探究·实践制作DNA双螺旋结构模型探究·实践制作DNA双螺旋结构模型探究·实践制作DNA双螺旋结构模型在双链DNA中，碱基对之间遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，C与G配对。根据碱基互补配对原则可推知：公式一：

或在双链DNA中，两种不互补碱基之和相等。公式二：在双链DNA中，两种不互补碱基之和占所有碱基总数的1/2。【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算A1T1C1G1T2A2G2C2α链mβ链m在双链DNA中，根据碱基互补配对原则可推知：公式三：在双链DNA中，两条单链对应的互补碱基之和的比值相等，且等于DNA分子中的对应互补碱基之和的比值。【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算A1T1C1G1T2A2G2C2α链mβ链m公式五：在双链DNA中，互补碱基之和在全部碱基中所占的比例等于任一单链中其互补碱基之和所占的比例。公式四：若，则在双链DNA中，两条单链的不互补碱基之和的比值互为倒数。【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算例1：某生物的碱基组成是嘌呤碱基占碱基总数的60%，嘧啶碱基占碱基总数的40%，则它不可能是（

）A.棉花B.绵羊C.T2噬菌体D.烟草花叶病毒例2：DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述，正确的是（

）A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链D.双链DNA分子后一比值等于1CD【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算例3：某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%。其中α链上的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则β链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例和β链中胞嘧啶占整个DNA分子中所有碱基的比例分别为（

）A.24%、13%B.23%、27%C.48%、26%D.22%、28%A【重点突破三】碱基互补配对原则的相关计算化学组成单位双螺旋结构基本单位——脱氧核苷酸种类腺嘌呤脱氧核苷酸含A鸟嘌呤脱氧核苷酸含G胞嘧啶脱氧核苷酸含C胸腺嘧啶脱氧核苷酸含T主要特点碱基互补配对原则：DNA分子的特性：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，内侧由碱基对组成。③碱基对由氢键相连接。多样性、特异性、稳定性DNA结构A=TG=C课堂小结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